玻璃板自动装箱机控制系统设计

汤 淼 齐济源

摘要：玻璃板装箱码垛操作工序是浮法玻璃厂必须布置的生产工序，其目的不但是提高工作效率，而且能有效保证生产安全，是从根本上避免出现人身安全事故的解决途径。本设计针对物流自动化行业中对箱包高速码垛的需求，并依据搬运机器人的性能要求。设计了玻璃板自动装箱控制系统。

关键词：89051单片机；光电传感器；气缸

一、研究背景及意义

沈阳某玻璃集团有限公司平板玻璃生产线装箱工序中，所使用的三自由度机械手目前存在玻璃板码垛边缘对齐精度不高问题，甚至导致5％的大尺寸平板玻璃产品破损，是该厂长期以来亟待解决的对齐精度控制技术问题。生产玻璃成品的最后一道工序是自动装箱，自动装箱质量的好坏直接影响玻璃的质量。

由于玻璃板在装箱前偏离准确位置的最大误差为12ram，本设计将在玻璃板工作台上安装气缸，通过单片机控制气缸行程来推动玻璃板，使其回到准确位置等待装箱。并在工作台一侧安装光电传感器，应用光电传感器随光线的明暗发生变化，对信号进行采集，再由TLCl543将模拟电压信号转换为数字信号并送入到89C51中，89C51对采集到的信号进行处理，再通过单片机发出指令对气缸动作进行控制。本项目对于开发玻璃行业生产用测控实用技术也有极好的原理适用意义。

二、玻璃板自动装箱机控制系统设计

189C51单片机控制系统设计方案采用单片机作为主要控制系统。ATMEL89C51是51系列单片机中应用最为广泛、价格低廉、性能比较稳定的单片机之一，这是一个CMOS8位的单片机，片上带有4KFlash存储器，允许在系统改写或用编程器编程，且指令系统和89C51完全兼容。还带有128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C51是一种高效微控制器，为控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。这些配置能够很好地实现系统的功能指标，故选择89C51作为控制的MCPU。

单片机系统的可靠性是由多种因素决定的，其中系统的抗干扰性能是系统可靠性的重要指标。工业生产中的干扰一般都是以脉冲的形式进入单片机，干扰窜入系统的渠道主要有三条，即空间干扰(场干扰)，通过电磁波辐射窜入系统；I／O通道干扰；供电系统干扰，包括用电设备的频繁启动造成的电火花及用电设备对电源的污染等等干扰都可以从系统的电源窜入。

从设计制造的角度来分，造成容易受干扰的主要原因是：系统电源的抗干扰能力差或功率不足；程序没有采取抗干扰措施或措施不足：器件驱动功率不，处在临界状态；元件质量差㈩。

为了解决单片机在使用时的干扰问题，采用了输入、输出信号加光电耦合器件隔离，防止外围器件动作时产生的回流；中击系统电路。光电耦合隔离放大电路。同时，还注意了路线和元件布局，地线和电源线尽可能布粗线，线路的走向尽量按输入到输出分布，以免造成信号的混乱；另外，类似继电器之类的会产生电磁干扰和需较大电流驱动的元件也要远离单片机。

2光电传感器的选择

本设计采用的是德国FESTO公司SOEG-RT-M12-PS-K-L型号的光电传感器。该光电传感器属于三芯带电缆的漫射光电式接近开关，集发射器与接收器于一体，内置保护电路和LED。漫射式传感器能对物体进行无接触式检测，发射器发出一束可调制度不可见红外光(880nm)。当被测物体经过光束时，光线被物体表面反射回接收器，传感器便有电信号输出。3A／D转换电路设计由于计算机直接执行的是机器语言，也就是只能处理数字量，因此计算机系统中凡是遇到模拟量的地方，就要进行模拟量向数字量或数字量向模拟量的转换。大部分的传感器的输出都是电流信号，计算机要对这些传感器的信号进行处理，就要先进行电流／电压转换(1／V)，然后再通过ADC转换器进行A／D转换。

选用TLCl543进行A／D转换。采用它的主要目的是将光电传感器被物体遮挡后输出的电流值(最大为200mA)转换成数字量，从而传送给89c51进行运算处理。由于它是采用串行接口的，因此在硬件连接上非常简单。

三、结论

应用光电传感器进行信号采集，通过89c51单片机控制电磁阀，对气缸进行控制，能够准确的将玻璃板边缘对齐。该设计过程考虑比较周到，系统中除了采用光电隔离电路，有效的抑制电磁干扰，以提高系统的可靠性。不但提高工作效率，而且能有效保证生产安全，从根本上避免了出现人身安全事故。