用单片机等作为龙门刨床无触点行程开关的设计.doc

计算机?P L C 应用机床电器 2 0 0 1 N o . 1 用单片机等作为龙门刨床无触点行程开关的设计 江苏理工大学景亮盛占石 摘要本文介绍 利用 8 9 C 2 0 5 1 单片 机、2 4 L C 0 4 B / 0 8 B 串行 E E P R O M 及 霍尔元 件实现 的无触 点行程 开关代 替 传统龙门刨床使用的有触点行程开关的工作原理及其应用。 关键词龙门刨床行程开关单片机 传统龙门刨床工作台的循环往复运动, 是由固 一只 2 4 L C 0 4 B / 0 8 B 串行 E E P R O M , 及四只霍尔开关 定在床身侧面的有触点行程开关与装设在工作台侧 集成电路等元器件构成了无触点行程开关, 代替传 面的金属撞块配合来进行控制, 完成减速、换向的控 统的有触点行程开关。 制以及限位保护的。由于起减速和换向作用的两对 行程开关在龙门刨床工作时, 频繁地被撞块撞击, 极 一、无触点行程开关的组成与工作原理 易损坏行程开关的机械结构, 使行程开关失灵而产 无触点行程开关的组成如图 1 。其核心部件是 生意外, 因此需经常( 有时是半个月一次) 更换这四 8 9 C 2 0 5 1 单片机。8 9 C 2 0 5 1 单片机是一种指令与 只行程开关, 从而增加了生产成本和维修工作量。 8 0 3 1 兼容的单片机, 体积小、功耗低, 外围电路少, 为解决这一问题, 我们采用一片 8 9 C 2 0 5 1 单片机和 性能价格比很高, 特别适合小型检测和控制装置。 图 1无触点行程开关的组成 为了代替有触点行程开关, 在工作台侧面原撞 感器分别接收磁钢发出的磁感应脉冲信号, 并将其 块处装设二只永久磁钢, 在床身侧面原四只行程开 转换成电脉冲信号送至单片机的输入接口( 此脉冲 关位置装设四个霍尔传感器H L 1 ~ H L 4 。当工作台 信号相当于由撞块撞击行程开关发出的信号) 。单 运动, 永久磁钢经过霍尔传感器上方时, 四只霍尔传 片机在程序控制下检测这四路脉冲信号, 经过分析 ! 2 5 !  机床电器 2 0 0 1 N o . 1计算机?P L C 应用 判断, 在相应的输出口发出控制信号, 控制对应的继 工作台适当的区域, 从而保证工作台的正常工作。此 电器通断。这里用四只继电器的常开触点、常闭触 外, 对开关状态的检测子程序中还采用数字滤波技术, 点分别代替对应的行程开关在原继电器接触器控制 消除从此通道进来的干扰, 使检测到的状态更加可靠。 为了防止程序在强干扰下跑飞, 本系统软件利 系统中的常开触点、常闭触点。 用 8 9 C 2 0 5 1 单片机定时器T0 设构成了#看门狗?功 由于龙门刨床用行程开关是有记忆功能的, 而 能。即当系统正常运行时, 在每一次主循环中都要 霍尔传感器无记忆功能, 继电器在断电后也将复位, 对定时器 T0 重新设置初值, 使它不能发出计数溢 为使龙门刨床断电后再工作时, 继电器的触点状态 出, 一旦程序跑飞, 主循环无法对定时器 T0 设置初 与行程开关触点状态一致, 采用一片串行 E E P R O M 值, 使计数器发生计数溢出而申请中断, 在中断入口 2 4 L C 0 4 B / 0 8 B 记录各继电器在停机时的状态。M i 处执行一条长跳转指令, 迫使系统重新从主程序入 c r o c h i p 公司的 2 4 L C 0 4 B / 0 8 B 是 4 位或 8 位电可擦除 P R O M , 具有两线串行接口, 支持双向两线总线和数据 传输规程, 并可在电源电压低至2 5 V 的条件下工作。 以工作台减速、换向的四个行程开关为界, 把工 作台行程分为五个区域。在每次开机时, 单片机从 E E P R O M 中读出上次停机时存入的数据, 判断出工 作台所在的区域。单片机根据工作台前进后退的两 口处继续执行, 使系统恢复正常。 部分系统软件程序框图如图 2 、图3 。 个控制信号, 以及霍尔开关的状态, 通过查表, 向继 电器发出相应控制信号, 使继电器改变其工作状态, 并使其触点状态与原对应的行程开关的触点状态一 致。这样只需把龙门刨床的继电器接触器控制系统 中各行程开关的触点分别用对应的继电器的相应的 触点替换, 即可完成对龙门刨床的无触点行程开关 图 2主程序框图 的改造, 而不必对原控制系统作其他改动。 单片机、霍尔集成开关、E E P R O M 及继电器等所 用的直流电源, 由龙门刨床控制系统的交流端引至 整流变压器, 经单相桥式整流, 电容滤波后接至三端 稳压器