單片機控制的椰子上料機設計分析論文
0引言
椰子的再生產(chǎn)時(shí)間和椰子的利用率是很重要的，所以椰子產(chǎn)品的后期加工過(guò)程與椰子殼去除過(guò)程以及效率有著(zhù)密切的聯(lián)系，從而最終影響其經(jīng)濟效益和市場(chǎng)價(jià)格。以低成本獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品是椰子各種產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節中必須重視和考慮的問(wèn)題�，F在，海南許多椰子產(chǎn)品的加工都是采用傳統的手工或者半手工的方式，存在勞動(dòng)強度大、安全性差、效率低的問(wèn)題，容易導致綜合成本的升高。為方便椰子的再加工，筆者設計了一套全自動(dòng)的椰子上料機，為椰子再加工生產(chǎn)效率及安全性的提高奠定了基礎。
1送料機構設計
上料機主要由步進(jìn)電機系統、進(jìn)料系統、轉移系統組成。通過(guò)轉移裝置與步進(jìn)電機的配合，使得椰子的上料過(guò)程實(shí)現了全自動(dòng):步進(jìn)電機控制椰子運送到規定的地點(diǎn);轉移裝置將步進(jìn)電機送來(lái)的椰子轉移到規定的生產(chǎn)臺上，并且通過(guò)傳感器發(fā)來(lái)的信號，機械手自動(dòng)恢復到初始的位置，以便進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
自動(dòng)椰子上料機的原理結構圖其工作流程如下:①人工操作向儲椰箱裝入原料。②打開(kāi)總電源，機械工作部分回到最初狀態(tài)。③進(jìn)料。傳感器檢測料斗無(wú)料，儲椰箱起動(dòng)向料斗送料。④運料。料斗向傳送帶上送入椰子，步進(jìn)電機啟動(dòng)，傳送帶前進(jìn)送料。⑤轉移。當原料送到指定位置時(shí)，步進(jìn)電機停轉，機械手轉移原料到工作臺上。⑥自動(dòng)停止。當料斗中長(cháng)時(shí)間無(wú)料進(jìn)入時(shí)，設備也就長(cháng)時(shí)間處于停止工作狀態(tài)，即停止工作。上述過(guò)程在人工裝料的配合下，重復自動(dòng)地進(jìn)行。
1.1轉移系統
轉移裝置主要由電機與液壓部分組成。當步進(jìn)電機停轉時(shí)，液壓缸下降到指定的位置。此時(shí)機械手開(kāi)始工作，當將原料夾住后，轉移裝置自動(dòng)地完成液壓上升、電機轉向過(guò)程;待工作臺上檢測到壓力時(shí)，轉移裝置斷電，機械手松開(kāi)，轉移裝置自動(dòng)恢復初始狀態(tài);待工作臺無(wú)壓力后，轉移裝置通電，即開(kāi)始工作，并且轉移裝置重復上述過(guò)程，直至送料帶上無(wú)原料送入。
1.2程序流程圖
全自動(dòng)椰子上料機在人工裝入大量的原料后，系統經(jīng)過(guò)分析與執行，將原料送至工作臺，此過(guò)程不需要人工看管，通過(guò)人機界面直接監視與控制裝置的運作。
本系統由3部分組成，在送料系統完成送料以后，步進(jìn)電機系統才能檢測到信號，否則就無(wú)法工作;當步進(jìn)電機系統將原料送到指定位置時(shí)，電機系統才會(huì )有信號得以工作。
2控制方法及其實(shí)現
2.1步進(jìn)電機系統
步進(jìn)電機是將得到的電信號脈沖轉換為角位移信號，即得到1個(gè)脈沖、前進(jìn)1個(gè)角度。電機停止的位置、轉動(dòng)的速度取決于脈沖信號的脈沖數和頻率，負載對其不產(chǎn)生影響。當有脈沖信號傳來(lái)的時(shí)候，步進(jìn)電機轉子便前進(jìn)一個(gè)角度，稱(chēng)為“步距角”，因此控制步進(jìn)電機的轉動(dòng)就是控制脈沖的數量;同時(shí)，配合頻率的改變來(lái)控制步進(jìn)電機的轉動(dòng)方向和轉速。
在本自動(dòng)系統中，單片機發(fā)出控制脈沖以控制芯片ULA2803，啟動(dòng)步進(jìn)電機完成送料過(guò)程;單片機接收傳感器發(fā)來(lái)的信號，不斷地向步進(jìn)電機發(fā)出脈沖;步進(jìn)電機接收脈沖并運轉，運送椰子到達指定位置后，步進(jìn)電機停止轉動(dòng);同時(shí)，機械手將指定位置上的原料轉移，單片機再次發(fā)出信號，步進(jìn)電機重復以上工作。
2.2單片機控制系統
單片機系統是以單片機芯片為中心而組建的計算機應用系統，而單片機本身由CPU、數據存儲器RAM、特殊功能寄存器、程序存儲器ROM、定時(shí)器/計數器及中斷系統等功能部件組成。也就是說(shuō)，單片機組成的系統具有分析計算的功能，能夠對接收的信息進(jìn)行處理并且能控制下一個(gè)動(dòng)作的執行。
基于單片機的自動(dòng)系統由芯片STC89 C51、芯片ULA2803調控，合理地調試步進(jìn)電機、送料機、轉移裝置的先后運行。
2.3控制輸入I/O接線(xiàn)
本系統的啟動(dòng)和運作大多都是通過(guò)傳感器發(fā)出信號，由單片機分析并執行信號，所以信號與操作之間是一一對應的�？刂扑土涎b置的送料后，其自動(dòng)完成整個(gè)的送料過(guò)程，不受其它條件的影響;步進(jìn)電機接收信號來(lái)確定它是否轉動(dòng)，而步進(jìn)電機的轉動(dòng)與否又與轉移裝置的工作有關(guān);當轉移裝置開(kāi)始工作后，期間接收信號并完成相應的工作，主要由工作臺發(fā)出的'信號決定裝置是否通電，在此前提下轉移裝置才能完成其它的工作。
3控制要求及效果
自動(dòng)椰子上料機的控制部分是基于單片機和ULA2803芯片的功能而設計的，所以步進(jìn)電機以及整個(gè)上料機構中其它的電機都是按照設計的程序進(jìn)行的。步進(jìn)電機的控制主要運用中斷方式，使上料機在運行時(shí)可以隨時(shí)改變步進(jìn)電機的運行方式。步進(jìn)電機從啟動(dòng)到停止這一過(guò)程是一個(gè)先加速、后減速的過(guò)程，并且加速度越小沖擊越小、動(dòng)作運行越小，且越平穩。因此，步進(jìn)電機的工作一般要經(jīng)歷以下的運動(dòng)過(guò)程:加速-恒速(高速)-減速-恒速(低速)-停止。對于系統的信號傳遞與控制，都是按照送料機構運行的先后順序進(jìn)行的，電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)即自動(dòng)過(guò)程開(kāi)始進(jìn)行，只有當料斗里面有原料向傳送帶傳輸的時(shí)候，步進(jìn)電機才能夠不停地運轉。當剝椰臺沒(méi)有壓力的時(shí)候，才能由傳感器傳遞信號控制機械手運作。在傳送帶上指定位置，若沒(méi)有原料時(shí)，步進(jìn)電機才能運動(dòng)，此信號優(yōu)先于擋板處傳感器傳遞的信號。只有滿(mǎn)足上述要求，才能保證上料機構安全、自動(dòng)地運行。
4結語(yǔ)
基于海南椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，設計了一種新型全自動(dòng)椰子上料機，以及上料機的控制系統、主要結構和步進(jìn)電機系統。從椰子投料到椰子送上工作臺，實(shí)現了全自動(dòng)的控制，不僅節省勞動(dòng)力、縮短勞動(dòng)時(shí)間，而且解決了人工操作存在的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，從而為提高椰子利用率、擴大經(jīng)濟效益和促進(jìn)椰子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定良好基礎。
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