- 自動送板機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計
- 自動送板機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計
- 信號輸入電路設(shè)計
- 微電腦控制器設(shè)計
- 主程序設(shè)計
隨著IT技術(shù)的發(fā)展，對信息產(chǎn)品的需求也越來越旺盛，導(dǎo)致信息產(chǎn)品的生產(chǎn)一直處于一個高水平發(fā)展的軌道上。我國已成為世界制造業(yè)中心，信息產(chǎn)品制造業(yè)功不可沒。但與之對應(yīng)的制造裝備和生產(chǎn)水平與發(fā)達(dá)國家相比，卻有著較大的差距。很多高檔設(shè)備仍需要大量從國外進(jìn)口。本文提出了采用微電腦技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的電子產(chǎn)品制造流水線上使用的自動送板機(jī)的設(shè)計方案。下面給出了自動送板機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及仿真分析結(jié)果。
1硬件系統(tǒng)
本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)如圖1所示。主要由信號輸入電路、按鍵電路、電源電路、微電腦控制器、顯示電路、驅(qū)動電路組成。
1．1信號輸入電路
本部分電路主要完成對輸入信號的調(diào)理，然后傳送給中央處理器。輸入信號主要有下位機(jī)(自動帖片機(jī)或自動插裝機(jī))的送板信號：當(dāng)下位機(jī)空閑時，會給出一個本機(jī)空閑信號，供上位機(jī)對本機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷；各傳感器發(fā)送的信號：傳感器信號主要有PCB板周轉(zhuǎn)箱(以下簡稱周轉(zhuǎn)箱)在位信號、周轉(zhuǎn)箱卡緊信號、周轉(zhuǎn)箱的上／下限位置信號、推板氣缸到位信號等。
1．2按鍵電路
主要有上行、下行、板間距選擇、啟動、停止等按鍵。上、下行鍵主要用于手動控制電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動控制周轉(zhuǎn)箱托架沿絲杠付行走，上行鍵主要用于控制周轉(zhuǎn)箱托架上行，一般是在啟用新周轉(zhuǎn)箱時，用于確定其起始與終止工作位置，也用于未放滿PCB板的周轉(zhuǎn)箱起始與終止位置的設(shè)置。板間距選擇鍵是設(shè)置周轉(zhuǎn)箱內(nèi)PCB板之間的間距，默認(rèn)值為1格，每按一下該鍵，間距加1。當(dāng)起始位置和間距設(shè)定好后，按啟動鍵，系統(tǒng)按程序設(shè)定自動運(yùn)行。停止鍵用于緊急情況時的電機(jī)停止控制。由于按鍵不多，電路采用按鍵與MCU的I／O口直接相連接的方法。
1．3電源電路
本系統(tǒng)控制、驅(qū)動和執(zhí)行部分采用直流電源，主要有+5V、+12V、+36V。采用開關(guān)電源產(chǎn)生所需要的各直流電。
1．4微電腦控制器
這是本系統(tǒng)的核心部分，綜合考慮系統(tǒng)的需要、性價比和市場占有率，采用ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89C51作為主控制器。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃存組合在單個芯片中，是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活而價廉的方案。
1．5顯示電路
顯示電路主要完成系統(tǒng)各部分工作狀態(tài)的顯示。顯示內(nèi)容主要有：工作狀態(tài)(上行、下行、待機(jī))、板間距、報警等。
1．6驅(qū)動電路
本部分電路主要完成對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動，驅(qū)動對象主要有絲杠付和3個氣缸。絲杠付主要承擔(dān)對周轉(zhuǎn)箱托架的提升和降落，考慮到提升重量和控制精度，選擇采用步進(jìn)電機(jī)對絲杠付進(jìn)行驅(qū)動。由中央控制器產(chǎn)生相應(yīng)的步進(jìn)控制信號，經(jīng)過前置和功率放大電路，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)。3個氣缸的作用主要是：一個用來實現(xiàn)對到位的PCB板，前推至下位機(jī)入口軌道處，另兩個用來把周轉(zhuǎn)箱托架卡緊在絲杠付上，保證運(yùn)行中周轉(zhuǎn)箱托架的固定。
2軟件系統(tǒng)
軟件系統(tǒng)主要由主程序、按鍵子程序、顯示子程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動子程序、延時子程序等構(gòu)成。分述如下：
2．1主程序
主程序的主要功能是循環(huán)調(diào)用顯示子程序、按鍵子程序，查詢各輸入信號狀態(tài)，根據(jù)按鍵設(shè)定的各種參數(shù)和各輸入信號狀態(tài)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對PCB周轉(zhuǎn)箱托架系統(tǒng)的傳動控制，以及對PCB板的有序傳送，判別系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是否異常，并及時報警或解除報警。主程序框圖如圖2所示。
2．2按鍵子程序
根據(jù)按鍵電路結(jié)構(gòu)，采用獨(dú)立式直接讀取法。由主程序按優(yōu)先級順序，周期性查詢各相關(guān)I／O口狀態(tài)，并將其保存在特定存貯器內(nèi)，供主程序需要時查找和使用。
2．3顯示子程序
根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，及時更新各指示器狀態(tài)的存貯數(shù)據(jù)，根據(jù)主程序調(diào)用指令，將存貯的顯示數(shù)據(jù)輸出給各顯示驅(qū)動電路，特別是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行異常時，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行異常報警信號，驅(qū)動報警燈閃爍。
2．4驅(qū)動子程序
驅(qū)動子程序主要負(fù)責(zé)生成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器所需要的信號。當(dāng)上行鍵或下行鍵按下，或者根據(jù)主程序運(yùn)行結(jié)果，需要提升或降落周轉(zhuǎn)箱托架，主程序會調(diào)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動子程序。步進(jìn)電機(jī)采用三相六拍工作方式，根據(jù)絲杠付螺紋間距，計算出步進(jìn)電機(jī)每步進(jìn)程，再根據(jù)周轉(zhuǎn)箱板間距，確定不同工況下，步進(jìn)電機(jī)的正／反轉(zhuǎn)步數(shù)，這些步數(shù)保存在各相應(yīng)存貯器里，供主程序調(diào)用驅(qū)動子程序時使用。圖3和圖4分別為步進(jìn)電機(jī)三相六拍工作方式時驅(qū)動信號的狀態(tài)圖和時序圖。
根據(jù)以上系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)構(gòu)，制作出相應(yīng)的PCB電路板和程序，同時委托機(jī)械加工企業(yè)制作出配套的機(jī)械結(jié)構(gòu)。經(jīng)實際運(yùn)行，表明本系統(tǒng)能很好地與自動插裝機(jī)配套協(xié)調(diào)工作，完成為下位機(jī)自動送板的任務(wù)。
