0 引言
隨著IT技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信息產(chǎn)品的需求也越來(lái)越旺盛，導(dǎo)致信息產(chǎn)品的生產(chǎn)一直處于一個(gè)高水平發(fā)展的軌道上。我國(guó)已成為世界制造業(yè)中心，信息產(chǎn)品制造業(yè)功不可沒(méi)。但與之對(duì)應(yīng)的制造裝備和生產(chǎn)水平與發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)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(dòng)送板機(jī)的設(shè)計(jì)方案。下面給出了自動(dòng)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(hào)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(dòng)電路組成。
1．1 信號(hào)輸入電路
本部分電路主要完成對(duì)輸入信號(hào)的調(diào)理，然后傳送給中央處理器。輸入信號(hào)主要有下位機(jī)(自動(dòng)帖片機(jī)或自動(dòng)插裝機(jī))的送板信號(hào)：當(dāng)下位機(jī)空閑時(shí)，會(huì)給出一個(gè)本機(jī)空閑信號(hào)，供上位機(jī)對(duì)本機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷；各傳感器發(fā)送的信號(hào)：傳感器信號(hào)主要有PCB板周轉(zhuǎn)箱(以下簡(jiǎn)稱(chēng)周轉(zhuǎn)箱)在位信號(hào)、周轉(zhuǎn)箱卡緊信號(hào)、周轉(zhuǎn)箱的上／下限位置信號(hào)、推板氣缸到位信號(hào)等。
1．2 按鍵電路
主要有上行、下行、板間距選擇、啟動(dòng)、停止等按鍵。上、下行鍵主要用于手動(dòng)控制電機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)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(shí)，用于確定其起始與終止工作位置，也用于未放滿(mǎn)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(dòng)鍵，系統(tǒng)按程序設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行。停止鍵用于緊急情況時(shí)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(dòng)和執(zhí)行部分采用直流電源，主要有+5V、+12V、+36V。采用開(kāi)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?xún)r(jià)比和市場(chǎng)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(chǔ)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(gè)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(jià)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(bào)警等。
1．6 驅(qū)動(dòng)電路
本部分電路主要完成對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)對(duì)象主要有絲杠付和3個(gè)氣缸。絲杠付主要承擔(dān)對(duì)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(duì)絲杠付進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由中央控制器產(chǎn)生相應(yīng)的步進(jìn)控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置和功率放大電路，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。3個(gè)氣缸的作用主要是：一個(gè)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)到位的PCB板，前推至下位機(jī)入口軌道處，另兩個(gè)用來(lái)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(dòng)子程序、延時(shí)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(xún)各輸入信號(hào)狀態(tài)，根據(jù)按鍵設(shè)定的各種參數(shù)和各輸入信號(hào)狀態(tài)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對(duì)PCB周轉(zhuǎn)箱托架系統(tǒng)的傳動(dòng)控制，以及對(duì)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(shí)報(bào)警或解除報(bào)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(jí)順序，周期性查詢(xún)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(shí)查找和使用。
2．3 顯示子程序
根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，及時(shí)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(dòng)電路，特別是當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行異常時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行異常報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈閃爍。
2．4 驅(qū)動(dòng)子程序
驅(qū)動(dòng)子程序主要負(fù)責(zé)生成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需要的信號(hào)。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(huì)調(diào)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jì)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(dòng)子程序時(shí)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(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)圖和時(shí)序圖。
3 結(jié)論
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(shí)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(shí)際運(yùn)行，表明本系統(tǒng)能很好地與自動(dòng)插裝機(jī)配套協(xié)調(diào)工作，完成為下位機(jī)自動(dòng)送板的任務(wù)。