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1系統結構設計

當剪切機剪切結束后，剪切機切刀位置傳感器G3輸出控制信號，MCU系統檢測到G3輸出信號后，輸出加速信號控制送料電機加速運轉，完成一次剪切過程。系統工作信號時序圖如圖2所示。

1.1剪切流程

系統啟動后，送料電機開始以較高的速度向前傳送板材。當減速傳感器G1檢測到板材后，G1輸出一個如圖2（a）所示的下降沿信號S1，去觸發MCU中斷。MCU隨即響應S1所觸發的中斷，并輸出減速如圖2（e）所示的減速信號S5以控制送料電機減速。減速示意圖如圖3所示。圖3減速示意圖此時鋼材被以一個較低的速度向前傳送。當剪切傳感器G2檢測到板材后，G2輸出一個如圖2（b）所示的下降沿信號S2，去觸發MCU中斷。MCU隨即響應S2所觸發的中斷，并輸出減速如圖2（d）所示的減速信號S4以控制剪切電機。G3傳感器輸出一個如圖2（c）所示低電平信號S3。剪切示意圖如圖4所示。圖4剪切示意圖剪切刀片收起之后，傳感器G3仍變為高電平，如圖2（3）的S3。當MCU檢測到S3由低電平變成高電平后，即對傳送電機進行加速。加速示意圖如圖5所示。

1.2MCU軟件的設計

在本系統中MCU主要有以下三個方面的作用：第一：存儲當前待剪切數目，第二：處理傳感器信號，第三：輸出控制控制信號。綜合考慮設計成本、產品開發周期以及適應性等方面的因素，選擇了STC公司推出的51內核的工控機STC89C52RC-40I。此款單片機是專門應用于工業控制現場，具有很強的抗電磁噪聲干擾和抗振動干擾的能力。單片機軟件的軟件流程如圖6所示。單片機上復位后，首先進行按鍵掃描并且顯示當前需要剪切的數量，只有當輸入的剪切數量大于0并且按下開始按鍵后，傳感器的觸發信號才能有效，單片機也進入等待狀態，為了使數碼管顯示更穩定，在此利用了數碼管刷新程序來代替等待的空指令。當減速傳感器輸入減速信號S1時，單片機判斷此時的待剪裁數目是否為0，若不為0時就使P1.7口輸出高電平繼電器電路啟動切換，由B端和G端輸出的電阻變小，電機減速。此時的鋼材以1個很低的速度被向前傳送。當傳送的鋼材被剪切傳感器檢測到時，單片機先判斷傳送電機是否處于減速狀態，若處于減速狀態就使P1.5口輸出1個時間為thold的脈沖信號用以驅動剪切電機下降，此時傳感器G3輸出1個低電平，等到刀片自動彈起時，G3輸出又恢復為高電平，如圖2（c）中的S3信號，單片機檢測到S3后，在P1.7口輸出低電平，用以切換傳送電機的速度，使其恢復到正常速度。計數器程序將待剪切的數量減1刷新顯示，同時進行下一次剪切的初始化。

2結果與分析

系統運行時的人機交互界面如圖7所示，按鍵電路由6個功能鍵所組成，分別是位選鍵、位加鍵、位減鍵、開始鍵、暫停鍵和停止鍵。顯示電路由紅色的LED數碼管構成。另外在主控處還有3個工作指示燈，其中綠燈是正常工作識別燈，每當程序跑飛時，綠燈會熄滅；黃燈是空閑狀態燈；紅燈是剪切狀態指示燈。每當系統處于空閑狀態時，紅燈滅，黃燈亮；處于剪切狀態時，紅燈亮，黃燈滅。在工業現場的試驗中，剪切6m定長鋼板誤差的絕對值可以小于1mm。

3結束語

本文設計的高精度工業剪切機控制器具有精度高、自動化程度高、工作穩定等特點，特別適合用于中小企業對手工剪切機的改造升級。相信經過改進后的剪切機將會大大提高企業的生產效率。

本文作者：黃琦龍湯金生張朋工作單位：南京理工大學泰州科技學院