湯 淼 齊濟源

摘要：玻璃板裝箱碼垛操作工序是浮法玻璃廠必須布置的生產(chǎn)工序，其目的不但是提高工作效率，而且能有效保證生產(chǎn)安全，是從根本上避免出現(xiàn)人身安全事故的解決途徑。本設(shè)計針對物流自動化行業(yè)中對箱包高速碼垛的需求，并依據(jù)搬運機器人的性能要求。設(shè)計了玻璃板自動裝箱控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：89051單片機；光電傳感器；氣缸

一、研究背景及意義

沈陽某玻璃集團有限公司平板玻璃生產(chǎn)線裝箱工序中，所使用的三自由度機械手目前存在玻璃板碼垛邊緣對齊精度不高問題，甚至導(dǎo)致5％的大尺寸平板玻璃產(chǎn)品破損，是該廠長期以來亟待解決的對齊精度控制技術(shù)問題。生產(chǎn)玻璃成品的最后一道工序是自動裝箱，自動裝箱質(zhì)量的好壞直接影響玻璃的質(zhì)量。

由于玻璃板在裝箱前偏離準確位置的最大誤差為12ram，本設(shè)計將在玻璃板工作臺上安裝氣缸，通過單片機控制氣缸行程來推動玻璃板，使其回到準確位置等待裝箱。并在工作臺一側(cè)安裝光電傳感器，應(yīng)用光電傳感器隨光線的明暗發(fā)生變化，對信號進行采集，再由TLCl543將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入到89C51中，89C51對采集到的信號進行處理，再通過單片機發(fā)出指令對氣缸動作進行控制。本項目對于開發(fā)玻璃行業(yè)生產(chǎn)用測控實用技術(shù)也有極好的原理適用意義。

二、玻璃板自動裝箱機控制系統(tǒng)設(shè)計

189C51單片機控制系統(tǒng)設(shè)計方案采用單片機作為主要控制系統(tǒng)。ATMEL89C51是51系列單片機中應(yīng)用最為廣泛、價格低廉、性能比較穩(wěn)定的單片機之一，這是一個CMOS8位的單片機，片上帶有4KFlash存儲器，允許在系統(tǒng)改寫或用編程器編程，且指令系統(tǒng)和89C51完全兼容。還帶有128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C51是一種高效微控制器，為控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。這些配置能夠很好地實現(xiàn)系統(tǒng)的功能指標，故選擇89C51作為控制的MCPU。

單片機系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標。工業(yè)生產(chǎn)中的干擾一般都是以脈沖的形式進入單片機，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條，即空間干擾(場干擾)，通過電磁波輻射竄入系統(tǒng)；I／O通道干擾；供電系統(tǒng)干擾，包括用電設(shè)備的頻繁啟動造成的電火花及用電設(shè)備對電源的污染等等干擾都可以從系統(tǒng)的電源竄入。

從設(shè)計制造的角度來分，造成容易受干擾的主要原因是：系統(tǒng)電源的抗干擾能力差或功率不足；程序沒有采取抗干擾措施或措施不足：器件驅(qū)動功率不，處在臨界狀態(tài)；元件質(zhì)量差㈩。

為了解決單片機在使用時的干擾問題，采用了輸入、輸出信號加光電耦合器件隔離，防止外圍器件動作時產(chǎn)生的回流；中擊系統(tǒng)電路。光電耦合隔離放大電路。同時，還注意了路線和元件布局，地線和電源線盡可能布粗線，線路的走向盡量按輸入到輸出分布，以免造成信號的混亂；另外，類似繼電器之類的會產(chǎn)生電磁干擾和需較大電流驅(qū)動的元件也要遠離單片機。

2光電傳感器的選擇

本設(shè)計采用的是德國FESTO公司SOEG-RT-M12-PS-K-L型號的光電傳感器。該光電傳感器屬于三芯帶電纜的漫射光電式接近開關(guān)，集發(fā)射器與接收器于一體，內(nèi)置保護電路和LED。漫射式傳感器能對物體進行無接觸式檢測，發(fā)射器發(fā)出一束可調(diào)制度不可見紅外光(880nm)。當被測物體經(jīng)過光束時，光線被物體表面反射回接收器，傳感器便有電信號輸出。3A／D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計由于計算機直接執(zhí)行的是機器語言，也就是只能處理數(shù)字量，因此計算機系統(tǒng)中凡是遇到模擬量的地方，就要進行模擬量向數(shù)字量或數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換。大部分的傳感器的輸出都是電流信號，計算機要對這些傳感器的信號進行處理，就要先進行電流／電壓轉(zhuǎn)換(1／V)，然后再通過ADC轉(zhuǎn)換器進行A／D轉(zhuǎn)換。

選用TLCl543進行A／D轉(zhuǎn)換。采用它的主要目的是將光電傳感器被物體遮擋后輸出的電流值(最大為200mA)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而傳送給89c51進行運算處理。由于它是采用串行接口的，因此在硬件連接上非常簡單。

三、結(jié)論

應(yīng)用光電傳感器進行信號采集，通過89c51單片機控制電磁閥，對氣缸進行控制，能夠準確的將玻璃板邊緣對齊。該設(shè)計過程考慮比較周到，系統(tǒng)中除了采用光電隔離電路，有效的抑制電磁干擾，以提高系統(tǒng)的可靠性。不但提高工作效率，而且能有效保證生產(chǎn)安全，從根本上避免了出現(xiàn)人身安全事故。