玻璃板自動裝箱機控制系統設計

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工序，其目的不但是提高工作效率，而且能有效保證生產安全，是從根本上避免出現人身安全事故的解決途徑。本設計針對物流自動化行業中對箱包高速碼垛的需求，并依據搬運機器人的性能要求。設計了玻璃板自動裝箱控制系統。

關鍵詞：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，甚至導致5％的大尺寸平板玻璃產品破損，是該廠長期以來亟待解決的對齊精度控制技術問題。生產玻璃成品的最后一道工序是自動裝箱，自動裝箱質量的好壞直接影響玻璃的質量。

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。并在工作臺一側安裝光電傳感器，應用光電傳感器隨光線的明暗發生變化，對信號進行采集，再由TLCl543將模擬電壓信號轉換為數字信號并送入到89C51中，89C51對采集到的信號進行處理，再通過單片機發出指令對氣缸動作進行控制。本項目對于開發玻璃行業生產用測控實用技術也有極好的原理適用意義。

二、玻璃板自動裝箱機控制系統設計

189C51單片機控制系統設計方案采用單片機作為主要控制系統。ATMEL89C51是51系列單片機中應用最為廣泛、價格低廉、性能比較穩定的單片機之一，這是一個CMOS8位的單片機，片上帶有4KFlash存儲器，允許在系統改寫或用編程器編程，且指令系統和89C51完全兼容。還帶有128bytes的隨機存取數據存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用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系統的功能指標，故選擇89C51作為控制的MCPU。

單片機系統的可靠性是由多種因素決定的，其中系統的抗干擾性能是系統可靠性的重要指標。工業生產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；I／O通道干擾；供電系統干擾，包括用電設備的頻繁啟動造成的電火花及用電設備對電源的污染等等干擾都可以從系統的電源竄入。

從設計制造的角度來分，造成容易受干擾的主要原因是：系統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：器件驅動功率不，處在臨界狀態；元件質量差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生的回流；中擊系統電路。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生電磁干擾和需較大電流驅動的元件也要遠離單片機。

2光電傳感器的選擇

本設計采用的是德國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，集發射器與接收器于一體，內置保護電路和LED。漫射式傳感器能對物體進行無接觸式檢測，發射器發出一束可調制度不可見紅外光(880nm)。當被測物體經過光束時，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轉換電路設計由于計算機直接執行的是機器語言，也就是只能處理數字量，因此計算機系統中凡是遇到模擬量的地方，就要進行模擬量向數字量或數字量向模擬量的轉換。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／電壓轉換(1／V)，然后再通過ADC轉換器進行A／D轉換。

選用TLCl543進行A／D轉換。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)轉換成數字量，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、結論

應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。該設計過程考慮比較周到，系統中除了采用光電隔離電路，有效的抑制電磁干擾，以提高系統的可靠性。不但提高工作效率，而且能有效保證生產安全，從根本上避免了出現人身安全事故。