基于单片机的智能钻床控制系统研制

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1、学兔兔www.xuetutu.com第6期(总第151期)机械工程与自动化NO．62008年12月MECHANICALENGINEERING＆AUTOMAT10NDec．文章编号：1672—6413(2008)06—0134—03基于单片机的智能钻床控制系统研制彭淑华，石剑锋(南通职业大学机械工程系，江苏南通226007)摘要：目前智能系统常采用PLC来进行控制，成本较高。通过对ZS030A钻床特点和控制要求进行分析，采用单片机来进行控制，设计了相关驱动接口电路和控制软件。实际运行表明该系统取得了良好效果。关键词：钻床；单片机；

2、光电耦合中图分类号：TG527文献标识码：A0引言析，系统输入、输出接口一共有19个，且AT89S51所利用简单立式钻床进行钻孔几乎遍及了整个机加带的ROM已能满足需求，不需外部ROM扩展。工企业，它们多为继电器、接触器控制，其控制简单、造价低，但要人工辅助操作完成。当工件要求钻孔较多、较复杂、孔距要求均匀分布时，很难达到要求，且劳动强电机度大，有一定的危险性。目前钻床系统的自动化改造主作台要是采用PIC控制系统，由于PIC价格比较昂贵，增加了改造成本，制约了钻床自动化改造的规模。●本文采用51单片机作为控制系统，以Z5030A

3、型钻床为平台进行改造，改造后实现了自动装夹、自动进给、自动加工等，可自动完成对一个工件的加工，提高了生产效率和产品质量。1机械控制系统调整首先在原钻床工作台上增加具有自动二维运动的图1钻夹台工件定位机构示意圈钻夹台(夹持被加工件做轴向移动和绕轴转动)，用22．1信号输入电路设计个步进电机分别驱动，这也就是工件准确定位系统。此输入采用TIP521光电耦合来隔离外部接口电路外，在夹具上增加一接近开关来检测夹具上是否有料；与单片机内部电路，这样可以非常方便地将外部输入在夹紧V形块下增加步进电机驱动的丝杠机构，并在噪声等干扰留在外部电路

4、中；同时，由于系统电源采V形块内侧增加压力传感器以实现自动夹紧；还增加用的是DC24V，所有输入开关信号和传感器输出信号了钻头自动到上、下位和夹台到原点的距离可调整的电压均是24V，采用光电耦合器件可以非常方便地将接近开关。钻头旋转及转速选择等仍由原有的电器和24V的输入信号转换成单片机能够识别的5V的机械调节控制。钻夹台工件定位机构示意图见图1。TTI电平。输入接口电路见图2(以一路输入为例说2硬件电路设计明)。本系统控制CPU采用AT89S51芯片，硬件电路2．2输出步进电机驱动电路设计设计主要考虑外界干扰、I／O口分配以及

5、如何实现电本系统的决策信号是由AT89S51单片机发出的，平匹配等。其信号是5V电平，而其执行机构为步进电机控制的本系统输入、输出均采用光电耦合器件来进行隔驱动系统，CPU只需对步进电机的驱动器进行控制即离，形成一个将CPU全浮空的控制系统。根据上面分可。步进电机驱动器主要输入控制信号有方向控制、使收稿日期：2008—04—14；修回日期：2OO8—06—20作者简介：彭淑华(1966一)，女，江苏如皋人，高级工程师，本科。学兔兔www.xuetutu.com2008年第6期彭淑华，等：基于单片机的智能钻床控制系统研制·135·

6、能控制和PWM脉冲控制。步进电机控制电路见图3。示了一路步进电机控制信号。图3中，8253主要是在CPU的控制下产生PWM波2．3通信电路设计驱动步进电机，P1．0为方向控制信号发出端，P1．1～本系统采用MAX232进行串口所需电平转换，具P1．3为各步进电机使能控制信号发出端。图3中只表体电路见图4。图2输入接口电路图3步进电机驱动电路2．4电源设计CPU初始化，输入信号识别。根据输入信号与设定步从上述可知，本模块需要DC24V与DC5V两种骤进行判断需要发出的接通信号，并判断需要发出的电源，故系统采用24V开关电源供电，而

7、单片机所需信号与现在所处的工作台位置状态是否一致，如一致电源经过7805稳压即可满足。则最后发出步进电机控制信号，否则等待返回并报警。3控制软件设计这样本系统就具备了自动纠正功能，能够自动反复探系统软件部分主要包括：控制系统故障诊断，询正确动作。学兔兔www.xuetutu.com136·机械工程与自动化2008年第6期·统运动平稳、动作可靠，完全能达到PIC控制的效果与图5为控制软件流程图。本系统的软件编写环境采功能，并且系统成本较小，对于自动控制系统的开发具有用的是KeilC，采用单片机C语言来编写相关软件。很好的借鉴意义。

8、4运行效果分析经过一段时间的运行，结果表明，本文设计的控制系当c3ll±_一—厂Ij三j(；ND6—————l6Il5上C6C52+∞l09R二)l4l3RXDhI32-2}CO亿n图4串口通信电路lD∞∞Ⅲ川图5控制软件流程图(参考文献和英文摘要转第139页)