|
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的規(guī)模化發(fā)展，傳統(tǒng)人工統(tǒng)計產(chǎn)品的方法難以做到及時準(zhǔn)確，為了對自動生產(chǎn)線上的零件或成品進(jìn)行動態(tài)管理和統(tǒng)計，需要安裝必要的自動檢測與計數(shù)裝置。一方面可實時顯示產(chǎn)品的數(shù)量等信息，另一方面可向計算機(jī)管理系統(tǒng)提供動態(tài)數(shù)據(jù)，為過程控制提供依據(jù)。 本系統(tǒng)是為某縫紉機(jī)廠裝配線設(shè)計的，該廠目前共有20條縫紉機(jī)生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線都需要有計件系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)完成的功能包括實時檢測并顯示生產(chǎn)線上產(chǎn)品數(shù)量，能顯示時間、計劃產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，同時可在線設(shè)定參數(shù)，向主控室傳送數(shù)據(jù)。 1 硬件系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)采用AT89S51為主控制器，由鍵盤、信號檢測、看門狗、時鐘、顯示、通信等電路組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。 AT89S51是一個低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，其芯片內(nèi)含有4 kB的E2PROM，無需外擴(kuò)存儲器，電路簡單可靠。本系統(tǒng)時鐘采用6 MHz，P0口為數(shù)據(jù)口，P1.0～P1.6接鍵盤電路，P2口用于地址控制，P3.3，P3.4和P3.5用于接信號檢測電路，P1.0接看門狗復(fù)位電路，為其提供周期輸入信號。 信號檢測電路用于檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品的數(shù)量，當(dāng)生產(chǎn)線上有產(chǎn)品通過時，信號檢測電路給單片機(jī)提供相應(yīng)數(shù)量的脈沖信號，AT89S51利用片內(nèi)定時／計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。每正向通過1臺產(chǎn)品，計數(shù)器“加1”。顯示電路需顯示：當(dāng)前時間、計劃產(chǎn)量、實際產(chǎn)量等數(shù)據(jù)，其中當(dāng)前時間信號由時鐘芯片DSl2887產(chǎn)生，實際產(chǎn)量為目前實際生產(chǎn)出的產(chǎn)品臺數(shù)即計數(shù)器當(dāng)前數(shù)據(jù)，計劃產(chǎn)量是當(dāng)天計劃總臺數(shù)由鍵盤輸入。系統(tǒng)采用串行通訊，單片機(jī)的TXD和RXD通過MAX485與上位機(jī)相連。 1．1 看門狗復(fù)位電路 看門狗復(fù)位電路采用美國Dallas公司生產(chǎn)的微處理器監(jiān)控芯片DS1232。DS1232采用8腳DIP封裝，具有性能可靠、使用簡單、價格低廉的特點，應(yīng)用在單片機(jī)產(chǎn)品中能夠很好地提高硬件的抗干擾能力。DS1232具有如下功能：微處理器掉電或電源電壓瞬變降低時可自動復(fù)位微處理器；在微處理器失控狀態(tài)下可以停止和重新啟動微處理器；精確的5％或10％電源供電監(jiān)視。在DS1232內(nèi)部集成有看門狗定時器，當(dāng)DS1232的周期輸入端ST端在設(shè)置的周期內(nèi)沒有有效信號到來時，DS1232的RST端將產(chǎn)生復(fù)位信號。這一功能對于防止由于干擾等原因造成的微處理器死機(jī)是非常有效的。看門狗定時器的定時時間由DS1232的TD引腳確定。本系統(tǒng)中TD接地，定時器時間為150 ms。P1.0接DS1232，為其提供周期輸入信號。RST輸出信號反向后接單片機(jī)外部中斷INT0。 1．2 時鐘電路 時鐘電路采用美國Dallas公司推出的8位并行接口實時時鐘／日歷芯片DSl2887，其內(nèi)置一個鋰電池，斷電后能運(yùn)行10年以上而不丟失數(shù)據(jù)，具有計秒、分、時、日、月、年、星期信息，并有閏年補(bǔ)償功能。對于一天內(nèi)的時間記錄，有12小時制或24小時制兩種模式，該時鐘芯片具有Motorola和Intel兩種總線時序選擇方式，具有128 bit RAM，所有RAM單元都具有掉電保護(hù)功能，可用作非易失性RAM。AT89S5l與DSl-2887接口電路，如圖2所示。 1．3 鍵盤與顯示電路 顯示電路由20個共陽極數(shù)碼管及其驅(qū)動電路組成，其中計劃產(chǎn)量、實際產(chǎn)量各由4位數(shù)碼管顯示，當(dāng)前時間由12位數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管由帶鎖存功能的芯片CD4511驅(qū)動。圖3為兩位數(shù)碼管的驅(qū)動電路，CD4511的數(shù)據(jù)信號由單片機(jī)P0口數(shù)據(jù)經(jīng)驅(qū)動后得到，CD4511的片選信號由P2.0～P2.3經(jīng)4／16線譯碼器譯碼后得到。 鍵盤電路的作用主要是確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)及設(shè)定參數(shù)，工作狀態(tài)有兩種，一種是設(shè)定狀態(tài)，另一種是運(yùn)行狀態(tài)。在設(shè)定狀態(tài)下可通過鍵盤設(shè)定計劃產(chǎn)量，修正當(dāng)前時間等參數(shù)。運(yùn)行狀態(tài)下可對生產(chǎn)線產(chǎn)品進(jìn)行計數(shù)，同時可在線修正實際產(chǎn)量。按鍵有：左移鍵、右移鍵、加一鍵、減一鍵、設(shè)定＼運(yùn)行鍵、暫停鍵等。鍵盤電路接單片機(jī)P1.0～P1.6，鍵盤電路中有阻容電路組成的消抖電路，用于消除按鍵的抖動帶來的干擾。 1．4 信號檢測電路 信號檢測電路是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，要檢測自動生產(chǎn)線的零件或產(chǎn)品數(shù)量，可在生產(chǎn)線上的合適位置設(shè)置檢測點。檢測方式可采用接觸和非接觸兩種方式，但由于在大多情況下，產(chǎn)品在流水線上的位置難以確定，采用接觸式檢測方式會存在一定的困難，而采用非接觸式檢測方式更具優(yōu)越性。本系統(tǒng)中傳感器采用光電開關(guān)BR85-BP-ST7X／E。光電開關(guān)采用光電元件作為檢測元件，首先把被測物的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕淖兓缓蠼柚怆娫M(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電檢測又有反射式與透射式兩種，本系統(tǒng)采用反射式。反射板式傳感器將發(fā)射器和接收器集成為一體，發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。 信號檢測電路如圖4所示，其任務(wù)是檢測生產(chǎn)線上通過產(chǎn)品的數(shù)量，IN0、IN1為光電開關(guān)輸出信號，低電平有效。電路把光電開關(guān)采集到的信號經(jīng)整形、濾波等處理后等送入單片機(jī)進(jìn)行計數(shù)。在生產(chǎn)線上經(jīng)常會出現(xiàn)有問題的產(chǎn)品拉回重新檢驗的情況，因此電路應(yīng)能判斷產(chǎn)品的運(yùn)行方向，凡正向通過1個產(chǎn)品，計數(shù)器“加1”，反向通過1個產(chǎn)品，計數(shù)器“減1”。為實現(xiàn)這一功能，在生產(chǎn)線上裝了兩個光電開關(guān)，根據(jù)有效信號進(jìn)入單片機(jī)的順序來判斷產(chǎn)品的運(yùn)行方向。 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件主要包括主程序、日期數(shù)據(jù)采集子程序、按鍵處理子程序、中斷子程序、顯示子程序和通信子程序等。主程序主要完成器件的初始化，并判斷有無按鍵按下、有無中斷請求，然后根據(jù)判斷的結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的子程序。中斷子程序用于計數(shù)以及特殊情況的處理。日期數(shù)據(jù)采集子程序完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、處理和保存，按鍵處理子程序完成參數(shù)的設(shè)置，而顯示子程序用于顯示各數(shù)據(jù)，通訊子程序完成與上位機(jī)的通信。主程序框圖，如圖5所示。 3 實驗結(jié)果 經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試和實驗，包括修改信號檢測電路的濾波、延時以及軟件濾波參數(shù)；調(diào)整兩個光電開關(guān)之間的距離，以及傳感器的照射距離，避免誤操作；同時傳感器的安裝位置也進(jìn)行了反復(fù)的修正，避免較強(qiáng)的自然光或太陽光的直射，以免降低靈敏度。表1是使用本裝置進(jìn)行了5次實物校驗的實驗數(shù)據(jù)。 實驗結(jié)果表明，此生產(chǎn)線計件系統(tǒng)計數(shù)準(zhǔn)確。 4 結(jié)束語 以AT9S51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器、以光電開關(guān)為傳感器的生產(chǎn)線計件系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點。經(jīng)測試，該裝置工作穩(wěn)定可靠，沒有發(fā)現(xiàn)誤動作，可廣泛應(yīng)用于倉儲、生產(chǎn)流水線等場合的數(shù)量統(tǒng)計。 |
