香雪精准医疗完成1亿元战略融资，投资方为华盖资本
06-17
摘要：结合自动装配教学生产线中备料机械手的运动控制要求，实现了基于AT89C52单片机的备料机械手控制。
首先定义了主控芯片和并行接口的地址，然后进行了输入输出接口电路和电机控制电路的系统设计，给出了软件的设计思路和流程图。
系统采用串行通讯方式，采用手动和自动选择分别实现对下位机和上位机的控制。
该系统展示了单片机在工业控制系统中的综合应用，成为机器人控制、机电一体化、电气自动化专业学生综合实验训练的又一平台。
关键词：机械手；控制要求； AT89C52控制系统；输入输出接口；电机控制 0 简介 为满足机电一体化专业实验实训需要，我校购买了机电一体化自动装配教学系统。
该系统是一个完整、灵活、模块化、易于扩展的教学培训系统，包括多种机械和气动传动方式，以及模拟现代装配工艺的柔性生产系统。
系统主要采用PLC控制，展示了传感器检测、电气控制、组态控制、工业总线控制等技术在实际生产中的应用。
学生可以利用该系统学习和了解机械传动、液压气动、电气传动及PLC控制、工业现场总线、传感器及各种技术的综合应用。
然而，随着技术的发展，基于单片机的控制系统日益成为工业现场控制的另一种主要形式。
因此，在原有机械手结构、气动系统、传感器和电机控制电路的基础上，设计另一种单片机控制系统，实现对机械手的控制，促进学生对单片机在工业中应用的感性认识日益迫切。
培养单片机系统的设计、综合分析、故障诊断和排除的能力。
市场上的单片机产品很多，功能各异，而AT89C52是比较常见、性价比较高的单片机。
可实现在线烧结编程，使用方便。
在不失通用性的情况下，机械手的单片机控制系统以该芯片为控制核心，进行接口扩展、软件设计，设计相应的接口电路和外部电路。
1备料机械手单元 机电一体化自动装配教学生产线模拟工业流水线中工件的操作过程，分为备料、封盖、模拟喷漆、烘干通风、集中检验、分拣、提升共有电梯、多层货架等8个模块，其中备料、旋盖、分拣单元采用机械手实现移动要求。
整条生产线的控制由各单元控制模块和主控平台组成，可分别实现手动和自动操作。
自动化运行时，采用Profibus总线连接主控与各分站之间的通讯，实现自动化装配。
备料机器人单元的作用是将放置在工件平台上的工件本体输送至卸料单元的料斗。
运动方式有：机械臂上下运动（采用双作用气缸上下运动）；工件的吸紧和释放（电磁铁安装在缸杆顶部）；机械手90°旋转（直流电机通过减速机构、齿轮传动机构带动机械手旋转）；机械臂的升降（直流电机通过减速机构驱动齿条齿轮机构，通过杠杆机构升降工件）；工件的前后移动（左右移动也是直流电机经过减速机构，带动齿轮齿条移动整个机械手）。
本机组采用PLC驱动6个继电器（实现3个直流电机的正反转控制），驱动电磁阀控制双作用气缸和直流电磁铁实现上述动作。
控制和位置检测采用微动开关、干簧继电器、光电检测开关来实现。
本机控制台可控制手动、自动、急停等功能。
这只机械手相当于一个5自由度的机械手。
通过调节限位开关或传感器的位置，实现机械手的位置控制。
1.1备料机械手的动作控制要求 (1)搭好工件及工件检测平台后，备料检测传感器对工件进行检测。
手动状态下，按下启动按钮，备料机械手开始准备工作。
1s后，止动气缸向下运动，同时直流电磁铁得电。
(2) 停止气缸向下运动后，气缸上的磁感应传感器收到信号。
直流电磁铁吸起工件。
停止气缸向上移动（复位），气缸上的另一个磁感应传感器收到信号。
，继续下一步。
(3)止动气缸复位后，前进电机正转，使备料机械手转向底盘输送带。
由转盘的挡块撞击微动开关发出正转信号，并将信号传送给PLC。
(4)前进电机正转后，上电机通电，机械手抬起工件向上移动。
当杠杆机构的冲击块撞击上位微动开关时，上移完成。
(5)上升到位后，PLC控制右电机使机械手向右移动。
机械手碰撞块与底盘传送带内外的右运动微动开关碰撞。
右侧运动结束。
此时，机械手的电磁铁已将工件移至料斗上方的下一个工位。
(6) 限位气缸再次下移，将工件准确放入料斗内的齿槽内，关闭直流电磁电源。
(7) 限位气缸复位，机械手左移、下降、旋转到位。
最后，止动气缸到达上限，旋转复位，并向左移动。
这是备料机械手的初始位置。
(8)由于某种原因，备料机械手急停后通电后应回到初始位置。
1.2 气动系统 图1为教学生产线及备料单元气动分路的气动系统示意图。
空压机将大气压缩后，将油气分离、净化、干燥，然后通过气压调节阀将压力调节至0.4～0.6MPa，然后通过主气管连接至各支路。
来自主路的气压经过备料机器人单元的分支头后，由手动截止阀控制，再由两位五通电磁阀控制。
当YA1未通电置于左位时，用单向节流阀调节空气流量控制流量，使气缸复位。
当停止油缸下降时，YA1得电，电磁阀在正确位置（如图所示位置）打开，利用单向节流阀4推动油缸下降。
回气回路中增设消音器，防止阀门回气产生噪音。
2 AT89C52控制系统设计 2.1 接口与内存地址映射关系 备料单元PLC-I/O接口与内存输入输出的并行地址与内存输入输出映射关系见表1 AT89C52控制系统。
2.2 AT89C52控制系统电路设计 从I/O接口表可以看出，备料机械手的输入有15点，输出有9点，因此系统需要扩展： 1片，定义PA口和PB口为输入，PC口为输出，P1.0作为输出接口作为输出指示灯。
考虑到上位机的控制需要，设计了由MAX组成的串行通信电路。
AT89C52内部有8KB的ROM，地址范围为H～1FFFH，可以满足控制需要，因此无需扩展外部存储器。
电路如图2所示，设计的/CS和P2.7端为逻辑0，其他未使用的地址线为逻辑1，则PA口地址为7FFC，PB口地址为7FFD，PC口地址为7FFE，控制寄存器地址为7FFF。
2.3 系统I/O接口电路设计 原系统采用PLC作为控制器，因此其信号均为24V DC电压信号。
为了满足单片机控制系统的需要，需要将机械手侧的24V信号转换成单片机可接受的TTL电平，同时消除传感器和开关突然干扰的影响。
因此设置光电隔离装置来实现电平转换，消除干扰。
光电隔离器件采用TLP4，输入通过LED指示电路进行反射，检测输入故障。
输入接口电路如图3所示。
输出接口电路的主要功能是驱动电源、消除干扰和电平转换。
电路如图4所示，通过TLP4进行光电隔离，将计算机与机器人电路侧隔离。
通过功率驱动集成电路ULNA和DA驱动林顿晶体管后，分别驱动继电器或指示灯，实现机械手的动作控制。
2.4 直流电机驱动电路设计 直流电机的工作电流较大，输出接口电路无法直接驱动。
功率放大需要继电器，即先驱动继电器线圈，然后利用继电器触点来实现电机。
24V电源。
对于永磁直流电机，可以改变电枢绕组的电流方向，实现电机正转、反转和停止的控制。
例如，当机械手上升时，KA0 通电，KA1 断电。
此时24V通过KA0，常开（常闭）。
通过上下限位开关连接至电机电枢绕组并从另一对常开回24V接地。
当机械手下降时，KA0断电，KA1上电。
其过程与机械手上升类似。
直流电机驱动电路如图5所示，电枢电路串联有双向超程限位开关。
当限位开关因软件或其他故障而动作时，电枢回路电源被切断，电机停止，从而实现电气保护。
2.5 软件设计 采用串口通讯将当前机械手状态（单片机存储器26H、27H、28H内容）发送给上位机，接受上位机命令后，存储在25H单元中。
初始化串行通信异步和双工，将PA、PB和P1.0初始化为0，机器人处于停止状态。
机器人的工作模式分为手动或自动状态。
通过本工作站的控制按钮进行手动控制，自动采用串行通讯方式接收上位机指令，控制本地机械手的动作。
如果启动后机械手不在初始位置，则机械手应先返回到初始位置。
系统初始化如图6所示。
随后，系统接受指令并按照指令要求运行。
程序流程如图7所示。
由于程序需要不断调用输入和输出程序，因此编写了专门的子程序用于输入采样和输出： INPUT：MOV DPTR#7FFCH； MOVX A，@DPTR； MOV 20H，A INC DPTR MOVX A，@DPTR； DPTR、A MOOV P1.0、24.0 RET 驱动机械手运动的电机正反转互锁，避免电源短路。
顺序动作过程省略。
3 调试 为保证机械手安全运行，调试时使用开关模拟机械手的状态信号，根据机械手的动作控制模拟量输入，观察机械手的状态指示输入接口板和输出接口板的继电器动作，等待控制功能与机器人的控制要求相匹配时，连接机器人的实际输入输出信号。
配备开关式稳压电源输出24V/20A、5V/2A。
急停信号必须控制电源。
设计专门的转接板，将机械手和本地操作台上的输入输出信号分开，然后输入/输出到输入接口和输出接口板，方便PLC和单片机控制的切换。
4结论 通过实验验证，单片机控制系统运行可靠，实现了双向通讯功能，为利用上位机的组态控制实现现场再现提供了极大的便利。
该系统体现了单片机在工业生产中的控制能力，展示了单片机在工业控制系统中的综合应用，建立了开展机械手控制实验、机电一体化专业学生综合实验训练的新体系。
电气自动化。
平台。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，本站不拥有所有权，不承担相关法律责任。如果发现本站有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件 举报，并提供相关证据，一经查实，本站将立刻删除涉嫌侵权内容。
标签：
相关文章
06-17
06-17
06-17
06-08
06-18
06-18
最新文章
使用电子管有哪些注意事项？如何检查电子管之间是否短路？
博通支付1200万美元和解SEC财务欺诈指控
八名运营商高管确认加入虚拟运营商
内蒙古农牧区雷电灾害成因分析及防雷对策
北京联通将5G应用于世园会远程医疗急救
TD-SCDMA最后一轮冲刺测试启动，产业前景更加光明
专访阿里云总裁王健：云计算服务平台梦想成真
USB2.0控制器CY7C68013的接口设计与实现