趙翊含 劉詩琨 周佳藝 宋林潞

摘要：單片機(jī)的生產(chǎn)對于自動化矗設(shè)備的改造是具有革命的意義的，其徹底改變了傳統(tǒng)的工作模式，提升了操作系統(tǒng)的安全性。近年來，單片機(jī)在自動化設(shè)備中的應(yīng)用逐漸廣泛，尤其是在自動化的改造中其發(fā)揮了不可替代的作用。本文主要分析了單片機(jī)對沖壓機(jī)械進(jìn)行自動改造的方式，進(jìn)而分析單片機(jī)在自動化改造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：設(shè)備自動化改造;單片機(jī);應(yīng)用

引言

單片機(jī)的誕生為設(shè)備自動化改造創(chuàng)造了途徑，提供了技術(shù)支持，有效彌補(bǔ)了沖壓機(jī)械設(shè)備不足，實(shí)現(xiàn)和機(jī)型設(shè)備自動化。沖壓機(jī)械設(shè)備應(yīng)用單片機(jī)，徹底改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，有效解決了以往生產(chǎn)中危險(xiǎn)性高，操作難度大等一系列問題，提高了設(shè)備操作安全性，降低了操作難度，提高了生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期。因此，我在沖壓機(jī)械設(shè)備改造中應(yīng)加強(qiáng)對單片機(jī)的應(yīng)用，利用單片機(jī)提升沖壓機(jī)械設(shè)備智能化、自動化水平。本文就80C51單片機(jī)為例進(jìn)行介紹，詳細(xì)分析其在沖壓設(shè)備改造中的具體應(yīng)用方式，應(yīng)用情況以及效果。

1單片機(jī)功能和特點(diǎn)

80C51單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把具有數(shù)據(jù)信息處理能力的：中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O以及中斷系統(tǒng)等集成到一塊硅片上，構(gòu)成一種小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

1.1該單片機(jī)的獨(dú)特特點(diǎn)

這一單片機(jī)相對過去的單片機(jī)而言，體積小，質(zhì)量輕而且價位適中，耗電率低，電源結(jié)構(gòu)單一;其可靠性有了新的提高，抗干擾能力增強(qiáng);控制功能提高，運(yùn)行速度更快;但是受到集成度的限制，片內(nèi)存儲空間變小，系統(tǒng)的組成更加靈活，具有擴(kuò)展性，開發(fā)應(yīng)用更加便捷，研制時間短。

1.2這款單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

相對而言，這一款的單片機(jī)還是比較經(jīng)典的，其具有典型的結(jié)構(gòu)，由CPU系統(tǒng)、CPU外圍單元、基本功能單元等組成，組成單元之間通過內(nèi)部單一總線相連，作為單片機(jī)的核心，CPU系統(tǒng)包括CPU，時鐘系統(tǒng)和總線控制邏輯，其外圍是直接與其運(yùn)行相關(guān)的單元電路，形成最小的系統(tǒng)，其主要包括程序存儲器ROM、數(shù)據(jù)存儲器RAM、輸入輸出端口，特殊功能寄存器。而基本功能單元主要包括單片機(jī)測控功能要求的基本計(jì)算機(jī)外圍電路，完善與擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的一些基本的電路，其主要保留定時器、串行通信接口等等。其主要具備以下的特點(diǎn)：具有8位CPU，片內(nèi)具有振蕩器，4K字節(jié)的ROM，128字節(jié)RAM;具有高達(dá)21個特殊功能的寄存器，32根I/O口線;可尋址各64K外部程序、數(shù)據(jù)存儲器空間;2個16位定時/計(jì)數(shù)器;具有5個中斷源，兩個優(yōu)先級;1個全雙工串行口;具有尋址的功能。

2控制生產(chǎn)的要求

近年來，各類生產(chǎn)工藝的水平也在逐漸提高，根據(jù)單片機(jī)的生產(chǎn)工藝要求，可以將控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成開環(huán)的控制系統(tǒng)，然后按照既定的程序確認(rèn)工作過程，首先要打開設(shè)備，使系統(tǒng)按照既定程序開始運(yùn)行，將板材送到指定的位置，沖頭下沖，使其迅速完成第一個孔的沖制，然后用檢測裝置檢測到?jīng)_頭確認(rèn)離開板材后，立即猜出指令，傳達(dá)給進(jìn)給系統(tǒng)接收，進(jìn)給系統(tǒng)開始運(yùn)行，進(jìn)入到工作狀態(tài)，然后將板材移送到下一沖壓位置，然后進(jìn)行下一次沖刺，經(jīng)過循環(huán)往復(fù)后，直到完成最后一個孔的沖壓，停止沖壓工作，回復(fù)原點(diǎn)，更換板材后開始下一次的工作循環(huán)程序。

3系統(tǒng)的組成

3.1控制系統(tǒng)的組成闡述

系統(tǒng)對控制的精度一直以來要求都不是很高，所以，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開環(huán)控制系統(tǒng)，由沖床原有控制系統(tǒng)和以單片機(jī)作為核心的新控制系統(tǒng)兩部分組成，經(jīng)過重新組合的新控制系統(tǒng)的核心是單片機(jī)。

3.2傳感器系統(tǒng)

由于本系統(tǒng)屬于開環(huán)系統(tǒng)，所需的傳感器比較少，只要可以檢測到?jīng)_頭下限的位置，確保進(jìn)給系統(tǒng)在工作時沖頭與板材處于分離的狀態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)了，可以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需求。

3.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

主要包括X、Y兩個方向的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，主要由驅(qū)動電機(jī)、傳動絲杠以及夾具共同組成，驅(qū)動電機(jī)可以采用步進(jìn)電機(jī)或者是伺服電機(jī)，二者存在著一定的差別，步進(jìn)電機(jī)可采用BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)可采用交流伺服電機(jī)。在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，為了減少摩擦的造成的阻力，傳動絲杠采用雙螺旋滾珠絲杠。夾具的設(shè)計(jì)則要結(jié)合沖壓件進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)在控制系統(tǒng)的控件要求下，按照程序設(shè)定的進(jìn)給量依次完成一系列的動作，滿足X、Y兩個方向的進(jìn)給，最終要確定進(jìn)給方向的位置準(zhǔn)確。

3.4軟件系統(tǒng)的組成

具體而言，系統(tǒng)的控制軟件主要采用的是匯編語言的編制，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需求，軟件的設(shè)計(jì)需要結(jié)合具體的工作情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的軟件要具備以下幾點(diǎn)功能：

（1）必須在啟動按鈕閉合后，方可進(jìn)行沖床工作的啟動程序;

（2）可以檢測到?jīng)_頭的位置;

（3）可以實(shí)現(xiàn)自動的進(jìn)給并且及時的轉(zhuǎn)換方向;

（4）在完成沖制后，可以自動的停車;

（5）該系統(tǒng)要具備自動報(bào)警和對故障的檢測功能;

（6）在沖頭無法動作的情況下，可以手動操作進(jìn)給系統(tǒng)完成要求;

（7）在特殊的情況下可以采取緊急剎車。

以上的功能對于控制軟件來說是必須的，是保證系統(tǒng)告訴運(yùn)行所必需的，缺一不可。

4應(yīng)用效果分析

在設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化的改造過程中，單片機(jī)的應(yīng)用大大改善了傳統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行過程只給你的管理模式，在完成改造后的測試后我們發(fā)現(xiàn)主要實(shí)現(xiàn)了一下幾個方面的改革：斗身板沖制效率可以提高2-3倍，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，提升了工作效率，改變了傳統(tǒng)的工作模式，完全依賴人工操作的工作模式逐漸被淘汰，同時也增強(qiáng)了工作的安全性，總之，單片機(jī)在設(shè)備自動化改造中所發(fā)揮的作用是不可替代的。

5總結(jié)

從上文的分析中，自動化的改造需要一個步驟一個步驟的完成，需要經(jīng)過分析、對比、實(shí)驗(yàn)多個環(huán)節(jié)，最終要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析，確認(rèn)其是否符合生產(chǎn)的需求，然后決定是否改革，在完成改造后，要加強(qiáng)監(jiān)測管理，隨時掌握改造后的情況，并且做好記錄，便于及時控制，發(fā)現(xiàn)問題及時清除，并且不斷地創(chuàng)新，不斷地實(shí)踐，堅(jiān)持不斷的發(fā)展，不斷地完善，才能切實(shí)有效地推動自動化改革的深入，推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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（作者單位：大連工業(yè)大學(xué)）

??一體化。

（作者單位：無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校）