供絲小車紅外遙控設(shè)計(jì)原理淺析

【摘 要】利用紅外遙控對(duì)送絲小車進(jìn)行改造，避免了在空中對(duì)故障送絲小車進(jìn)行手動(dòng)操作和維修，增加了操作和維修的安全性。但是目前改造后的供絲小車紅外遙控系統(tǒng)只有簡(jiǎn)單的操作說明書，給我們電氣維修工作帶來極大的不便，本文結(jié)合紅外遙控的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)供絲小車工作原理及其遙控控制的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。加深了維修人員對(duì)供絲小車紅外遙控系統(tǒng)的了解，同時(shí)也完善了車間設(shè)備故障維修的技術(shù)參考資料。

【關(guān)鍵詞】供絲小車；紅外遙控；操作

0 前言

煙絲輸送是卷煙加工過程必不可少的環(huán)節(jié)。目前我國(guó)煙絲輸送方式有小車送絲和風(fēng)力送絲兩種形式。小車送絲系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、易于計(jì)量統(tǒng)計(jì)、煙絲造碎小、香料和水分散失小等優(yōu)點(diǎn)，因此被我廠卷包車間所采用。但是經(jīng)過多年使用后，由于電器元件老化、驅(qū)動(dòng)輪和運(yùn)行輪磨損等原因，導(dǎo)致供絲小車在卸料口定位失敗而不卸料、在發(fā)車位不發(fā)車、中途停車等故障頻頻發(fā)生。由于供絲小車運(yùn)行于卷接機(jī)組上空（離地面約5m）的軌道上，一旦發(fā)生故障，維修人員必須站在梯子上對(duì)故障小車進(jìn)行復(fù)位、卸料和發(fā)車等手動(dòng)操作，增加了維修人員的工作量，也降低了設(shè)備的有效作業(yè)率，而且這種操作過程存在許多不安全因素，易導(dǎo)致維修人員受到傷害。為此，將紅外遙控技術(shù)運(yùn)用于供絲小車控制，通過手持紅外遙控器，在地面上就可對(duì)故障小車進(jìn)行遙控操作。但是目前改造后的供絲小車紅外遙控系統(tǒng)只有簡(jiǎn)單的操作說明書，給我們電氣維修工作帶來極大的不便，為了提高維修效率和設(shè)備的有效作業(yè)率，很有必要深入了解供絲小車紅外遙控電路工作原理。

1 紅外遙控特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)

紅外遙控具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低和磁干擾等特點(diǎn)，是目前廣泛使用的通信和遙控手段之一，安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，其核心部分為編碼和解碼專用集成電路。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光/電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)和解碼電路。通常，為了提高抗干擾性能和降低電源消耗紅外遙控器將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38kHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。紅外遙控接收器利用一體化紅外線接收頭將紅外光脈沖轉(zhuǎn)化為電流脈沖信號(hào)，經(jīng)過其內(nèi)部的放大、限幅、檢波和整形，最終解調(diào)出遙控編碼脈沖。解碼器的核心CPU將數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和解析，并執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能。

2 供絲車的工作原理

機(jī)臺(tái)喂絲機(jī)料斗上的光電開關(guān)對(duì)光時(shí)則送需料信號(hào)到PLC，PLC經(jīng)延時(shí)處理后將此需料信號(hào)送給微機(jī)，微機(jī)根據(jù)所設(shè)定的煙機(jī)使用加料口號(hào)按先來先服務(wù)的原則進(jìn)行排隊(duì)處理，當(dāng)發(fā)車位有小車時(shí)則按排該小車去排在第一位的煙機(jī)去加料，此煙機(jī)號(hào)進(jìn)入服務(wù)隊(duì)列，PLC將微機(jī)送來的加料煙機(jī)號(hào)發(fā)送給小車（小車記下該加料口號(hào)），小車收到加料的目標(biāo)機(jī)臺(tái)后前進(jìn)尋找該機(jī)臺(tái)，當(dāng)找到該機(jī)臺(tái)的編碼后開始減速定位，定位完成后，則將該小車的所加煙絲的加料口號(hào)發(fā)送給PLC（控制柜），PLC（控制柜）收到加料口號(hào)后與在加料口所記憶的加料口號(hào)進(jìn)行比較，如加料口號(hào)相同則對(duì)接，小車收到對(duì)接信號(hào)后則開門，開門到位后則發(fā)送卸料完成代碼給PLC，PLC收到卸料完成代碼后取消對(duì)接，小車收到對(duì)接離位信號(hào)后開始關(guān)門，關(guān)門到位后則前進(jìn)返回待料站，回到待料站后再等電控柜發(fā)送到指定的加料口，小車到達(dá)加料口后則給小車加料，當(dāng)發(fā)車位無小車時(shí)電控柜將小車發(fā)往發(fā)車位。系統(tǒng)就是這樣周而復(fù)始地運(yùn)行完成供絲工作的。

3 供絲小車紅外遙控電路

3.1 供絲小車紅外遙控發(fā)射器電路

供絲小車紅外遙控發(fā)射器由4×8鍵盤矩陣電路、HT48R10A_1單片機(jī)編碼調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)三極管Q1和LED2紅外發(fā)送電路構(gòu)成（圖1）。PA1～PA4和PB0～PB7構(gòu)成4×8矩陣電路，具有32個(gè)遙控功能鍵；KEY1～KEY26為選車功能鍵，分別用于選擇1#～26#供絲小車（我廠現(xiàn)用24個(gè)供絲小車，KEY25～KEY26為備用選車功能鍵）；KEY27～ KEY32為控制功能鍵，分別用于供絲小車的復(fù)位、開門、關(guān)門、自動(dòng)/維修轉(zhuǎn)換、小車驅(qū)動(dòng)變頻器的斷電復(fù)位和對(duì)安全聯(lián)鎖開關(guān)信號(hào)進(jìn)行屏蔽的遙控操作。

圖1 供絲小車紅外遙控發(fā)射器電路

脈沖編碼調(diào)制電路由單片機(jī)HT 48R10A_1構(gòu)成，該芯片是高性能、高效率的8位單片機(jī)，適用于多輸入/輸出控制產(chǎn)品。PA1～PA4為鍵盤掃描輸入端，PB0～PB7為鍵盤掃描輸出端。按下紅外遙控發(fā)射器任一按鍵，，CPU判斷出該按鍵的位置后，則從內(nèi)存中讀取與該功能相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)碼，此數(shù)據(jù)碼由38kHz載波調(diào)制后由PA7端輸出，再經(jīng)Q1電流放大后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)光二極管LED2產(chǎn)生紅外光脈沖。

3.2 供絲小車紅外遙控接收器電路

紅外遙控接收器由一體化紅外線接收頭（KSM-603L）、供絲小車地址編碼開關(guān)（P1～P5）、解碼芯片[4]HT 48R05A_1、三極管驅(qū)動(dòng)電路（ Q2～Q7）、小型控制繼電器（K1～K6）、三端穩(wěn)壓集成電路LM8705等構(gòu)成（見圖2）。

圖2 供絲小車紅外遙控接收器電路

一體化紅外線接收頭將紅外光脈沖轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過其內(nèi)部的放大、限幅、檢波和整形由3腳輸出送入HT48R05A_1的PA6腳，由CPU進(jìn)行解析，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。

小車地址編碼開關(guān)P1～P5用于對(duì)每個(gè)供絲小車進(jìn)行地址編碼。利用P1～P5開關(guān)的不同狀態(tài)可產(chǎn)生32個(gè)地址編碼，為32個(gè)供絲小車進(jìn)行單獨(dú)編號(hào)（見表1）。

表1 小車地址編碼表

供絲小車紅外遙控接收器的解碼流程（見圖3）：PA6腳接收到指令脈沖編碼信號(hào)后，CPU首先對(duì)其進(jìn)行緩存處理，然后分析判斷該碼是否為選車指令編碼，如果是，則將該指令編碼與供絲小車的實(shí)際編號(hào)（利用地址編碼開關(guān)P1～P5設(shè)置）進(jìn)行比較，如果相符，則接通指示燈LED3（綠色），指示燈亮則表明該小車已被選中，可以對(duì)供絲小車進(jìn)行遙控操作，否則接收器拒絕一切遙控操作命令。

圖3 解碼流程

K1～K6為小型繼電器線圈，其觸點(diǎn)k1～k6分別用于控制供絲小車的復(fù)位、開門、關(guān)門自動(dòng)/維修轉(zhuǎn)換、小車驅(qū)動(dòng)變頻器斷電復(fù)位和對(duì)安全聯(lián)鎖開關(guān)信號(hào)進(jìn)行屏蔽的遙控操作。

3.3 紅外遙控接收器與供絲小車PLC的接口電路

由圖4可見，遙控輸出繼電器的觸點(diǎn)k1與供絲小車的復(fù)位按鈕SB1并接，實(shí)現(xiàn)對(duì)定位失敗、不發(fā)車、中途停車的故障小車重新定位和重新啟動(dòng)的遙控復(fù)位操作；觸點(diǎn)k2與開門按鈕SB2并接，實(shí)現(xiàn)對(duì)重新定位后的供絲小車開門卸料遙控操作；觸點(diǎn)k3與關(guān)門按鈕SB3并接，實(shí)現(xiàn)對(duì)供絲小車的關(guān)門遙控操作；觸點(diǎn)k4與自動(dòng)/維修狀態(tài)換開關(guān)SB4并接，實(shí)現(xiàn)供絲小車的自動(dòng)/維修工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換；觸點(diǎn)k5串接于小車驅(qū)動(dòng)變頻器的供電控制回路，對(duì)運(yùn)行途中跳閘的小車驅(qū)動(dòng)變頻器進(jìn)行遙控?cái)嚯姀?fù)位操作，使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)；觸點(diǎn)k6與供絲小車防碰撞安全聯(lián)鎖開關(guān)并接，在運(yùn)行途中如果該安全聯(lián)鎖開關(guān)突然損壞，對(duì)該安全聯(lián)鎖開關(guān)信號(hào)直接進(jìn)行屏蔽操作，將故障小車遙控至 待料 站進(jìn)行維修。觸點(diǎn)k6也可以接入PLC的備用輸入端口，通過內(nèi)部控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定的安全聯(lián)鎖開關(guān)（防碰撞開關(guān)、鎖箱開關(guān)、鎖箱到位開關(guān)）信號(hào)進(jìn)行屏蔽操作。

圖4 紅外遙控接收器與供絲小車PLC的接口電路

4 結(jié)論

紅外遙控在供絲小車的應(yīng)用，大大減輕了操作維修工作量，增加了操作維修人員的安全性。通過對(duì)紅外遙控原理的分析，加深了維修人員對(duì)供絲小車紅外遙控系統(tǒng)的了解，極大的方便了維修工作，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，同時(shí)也完善了車間設(shè)備故障維修的技術(shù)參考資料。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳永甫.紅外線探測(cè)與控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]小車供絲系統(tǒng)電氣原理圖[Z].

[責(zé)任編輯：丁艷]