鍋爐筒打孔專機數(shù)控系統(tǒng)
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為實現(xiàn)鍋爐筒壁孔加工自動化而設(shè)計的數(shù)控系統(tǒng)，是以MCS-51單片機為控制核心、步進電機為驅(qū)動電機、機床大、小拖板為執(zhí)行部件的兩坐標(biāo)開環(huán)控制系統(tǒng)。大拖板縱向移動以確定打孔位置，脈沖當(dāng)量值為0.02mm/步，最大進給速度為5m/min。小拖板橫向移動以實現(xiàn)刀具的快進和工進。系統(tǒng)具有點動對刀、自動加工、暫停和繼續(xù)、急停報警、回零等主要功能。
2 硬件結(jié)構(gòu)與功能
系統(tǒng)硬件分布于一塊控制主板和兩塊驅(qū)動板上。
在以8031單片機為主的控制主板上，擴展一片27256EPROM，用于存放系統(tǒng)軟件，一片2764EPROM，用于固化經(jīng)過調(diào)試的零件加工程序，一片帶掉電保護的6264RAM，用于隨機存儲手工編輯的零件加工程序。另外擴展一片8255并行I/O口，其B口用于輸出步進電機控制信號、C口和A口用于鍵盤和顯示器接口。
主板上配置4×7個按鍵，其中0～F的十六進制數(shù)字鍵用于手工編輯加工程序時輸入存儲單元地址、工件號、加工指令等，其余功能鍵用作單片機復(fù)位、6264內(nèi)存地址加1，減1，步進電機點動對刀、自動加工及刀具回零等。
6個8段LED數(shù)碼管采用共陰極接法，動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。
根據(jù)對拖動力矩的實驗分析，確定采用150BF003型步進電機驅(qū)動大拖板，采用110BF003型步進電機驅(qū)動小拖板。步進電機的各相繞組通電狀態(tài)是由單片機通過數(shù)據(jù)總線送往8255的B口，經(jīng)光電隔離后由驅(qū)動電路進行功率放大而實現(xiàn)的。驅(qū)動電源采用斬波電路，能提供接近矩形波的電流波形，在低頻段輸出穩(wěn)定扭矩為0.85～0.9Tj(Tj為電機最大靜態(tài)扭矩)，系統(tǒng)帶負(fù)載能力強，運行快速性好。
考慮系統(tǒng)運行的安全性，設(shè)置限位開關(guān)、手動暫停開關(guān)和手動急停開關(guān)，將信號接至單片機P1口，并采用三輸入與非門74LS10，將其輸出端作為中斷源信號接至單片機INTO位。
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
圖1
3 軟件設(shè)計
固化于27256EPROM中的系統(tǒng)軟件，分監(jiān)控程序和加工指令解釋程序兩部分。
3.1 監(jiān)控程序
監(jiān)控程序包括單片機系統(tǒng)初始化、鍵處理、輸入數(shù)據(jù)顯示和存儲、中斷服務(wù)等功能模塊。
系統(tǒng)初始化模塊完成單片機上電復(fù)位或按復(fù)位>鍵后有關(guān)存儲單元、寄存器、可編程位的狀態(tài)初始化以及允許INTO中斷等設(shè)置，并在顯示器上顯示提示符“-”。
鍵處理模塊對所有按鍵進行掃描查詢，無鍵按下時，繼續(xù)顯示提符，有鍵按下時，通過譯碼，識別其是數(shù)據(jù)鍵或功能鍵，以便轉(zhuǎn)至相應(yīng)程序處理。
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