塑料门窗焊接机位移控制系统的设计.doc

塑料门窗焊接机位移控制系统的设计 　　摘要： 设计一种基于单片机控制的塑料门窗焊接机位移控制系统。通过对焊接机位移控制系统的硬件设计，实现根据塑窗形状灵活改变位移动作的时序，完成现场需求。 　　关键词： 单片机；塑料焊接；位移控制 　　中图分类号：TQ320.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0920069－01 　　 　　0 引言 　　随着科学技术的进步和现代工业飞速发展，电子、信息、生物、交通等各个领域产品的不断更新变化，材料科学也得到了极大的发展。由于塑料具有重量轻、摩擦阻力小、极低的热导电性、化学稳定性高、减震、隔音性好等特点，加上还具有易成型、易切削、易焊接、能很好的与金属、玻璃、木材及其它材料相互粘接等性能，因而在许多领域成为不可缺少的材料。近几年来中国塑料机械工业的年增长率都在30%左右，是中国机械行业中增长最快的产业之一。目前，国产塑料加工机械基本可以满足国内的需要，但与世界先进水平相比，在质量稳定性、自动化程度等方面还有一定差距。 　　塑料门窗焊接机顾名思义就是用来加工塑料板材的机器，是一种经济、高效率、精度高的自动化电加工设备。其主要包括温度控制和位移控制两部分，通过两部分紧密的配合，来实现塑料焊接机的工作过程。其工作过程由相应电磁阀（工作电压一般是24V）所控制的一系列的机械部件的有序动作组成[1]。目前对塑料焊接机温度控制部分的研究较多，而对位移控制却少有文献涉及，本文主要针对塑料焊接机的位移控制进行了设计。 　　1 位移控制设计方案 　　塑料焊接机位移控制主要是控制夹板动作到位时序和位移，它反映了塑料焊接机的基本性能，对于塑料焊接机产品成型质量的提高起着决定性的作用。位移控制是通过单片机编写控制程序，经过译码器和锁存器来分配不同的地址，选中不同的地址来控制电磁阀、继电器的开关，从而实现对气阀的控制。气阀的运动带动了前后定位板、定位模板、前后下压钳、加热板、水平动作定位阀等机械元件的运动，来实现系统的控制[2]。 　　塑料板材在成型之前，首先进行恒温加热，然后加热板撤去，前后定位板压紧进行焊接，这就要求位移控制要有非常高的精度。确保两块待焊接的板子之间的距离必须十分吻合，如果不能保证正确的距离位置，焊接就会出现裂缝，导致焊接失败。利用单片机实现位移控制的信号是弱信号，很容易受到外界噪声和其他因素的干扰，应该采用适当的抗干扰措施，以防止信号产生误差。并且由于塑料焊接机中内部装有大量电磁阀、继电器和气动阀等电气器件，这些设备的频繁启动对于位移控制来说会造成了一些不利的影响，并且给控制系统带来误差，影响控制系统的工作。为了避免干扰信号的侵入，应采取相应的措施来应对，以减轻不利因素的影响。 　　2 系统原理及框图设计 　　本系统的工作原理：上位机发出信号选择工作方式，下位机接受到上位机信号后开始扫描键盘。当收到拨码盘发出的开始信号后，下位机根据上位机选择的工作方式来查询机头地址，单片机执行程序向相关地址传送数据[3]。信号传输由低八位地址线通过三态同相八D锁存器74LS373与高八位地址线通过74LS133共同作用与3-8译码器74LS138，译码之后通过八同相三态总线收发器74LS245和带公共时钟复位八D触发器74LS273传送到相应机头地址。通过判断地址处的高低电平信号，来控制继电器的开与关。由于继电器是24V电压控制设备，芯片是5V以下的弱电控制设备，因此需要ULN2003A功率放大器将两部分连接到一起相匹配。同时，为了保证弱电设备与强电设备之间的安全，需要在芯片和继电器之间加一套光电隔离设备。根据此，设计的系统原理框图如下所示。 　　 　　 　　图1塑焊机工作原理图 　　3 工作流程 　　塑料焊接机运行时分独立运行和联动运行两种，独立运行是指只有1＃机头运行的情况。首先工人将机头后定位板定位调整好后，将料放置在后定位板上。上电后对电路及气路进行初始化，打开加热开关加热板加热到250℃～270℃，设置工作模式。当接受到上位机开始信号时进入焊接初始状态。机头后定位板调整完毕将料放在后定位板上，按下定位按钮，系统进入定位状态。定位模板上升到位，后定位板上前夹紧，然后工人将焊接的另一块料放置在前定位板上。第一次按下压钳按钮，后下压钳压下；第二次下压钳按钮，前下压钳压下。此时判断拨码盘按何按钮，单片机判断是下压还是自动。如果此时出现异常现象，可再按一下下压钳按钮，前后下压钳上升松开，重新进行压紧。如果判断到是自动信号后定位板向后松开，定位模板下降到位，加热板也下降到位，后定位板向前夹紧。开始加热，20～35秒（本系统选用30秒），然后后定位板向后松开，加热板上升到位，后定位板上前夹紧。进入焊接状态，焊接20～35秒（本系统选用30秒），焊接结束后将前