基于PIC單片機的粉料物料運輸車自動卸料系統設計

丁茂紅 謝榮芳 歐笛聲

(1.廣西科技大學 機械工程學院，廣西 柳州 545006；2.廣西科技大學 電氣與信息工程學院，廣西 柳州 545006)

隨著科技進步，機械自動化水平不斷提高。當前人力資源匱乏，企業被要求改善工作環境的背景下，對傳統機械進行自動化改造勢在必行。本文的研究解決的問題就是為了減輕傳統粉粒物料運輸車在卸料過程中對人工操作的過分依賴。同時實現自動卸料后可以減輕粉塵對操作工身體的傷害。

PIC單片機具有較強的驅動電流，處理數據速度較快。內部整合了多個模塊，可以降低外圍電路的開發難度。

1 電路設計與驅動器模型

根據卸料的步驟，在Proteus里設計完成相應動作的硬件電路。為減小電磁驅動器對PIC單片機干擾，這里采用光電耦合元件PC827進行強弱信號隔離。利用小信號放大管BC184與中功率放大管TIP31、TIP32構成H橋直流電磁驅動電路[1]，如圖1。

圖1 H橋直流電磁驅動器電路

柳州運力雙倉粉粒物料運輸車的卸料流程圖[2]為：

圖2 粉粒物料運輸車卸料流程圖

上圖通過控制信號端口M3與M4，其組合有以下三種[3]：

（1）M3:M4=01時的工作原理為：

M3端口為低電平時Q13、Q10截止，Q15、Q9導通，電磁驅動器左端為高電平。M4端口為高電平時Q11、Q16截止，Q12、Q14導通，電磁驅動器右端為低電平。此時電磁驅動器推動閥門開啟。

（2）M3:M4=10時電磁驅動器拉動閥門關閉。

（3）M3:M4=00或者11時電磁驅動器停止工作。

電磁驅動器利用線圈導電產生電磁力推動動鐵芯進行閥門的開關，電磁驅動器模型[4]如圖3。

圖3 電磁驅動器模型

根據圖2控制流程圖，通過Proteus設計的系統控制電路。圖中將AN2作為A/D輸入端口,共陽極LED屏顯示實時罐體的氣壓值，PIC單片機通過光電耦合元件PC827與驅動電路隔離。卸料系統電路如圖4。

2 PIC單片機C語言程序設計

當前設置輸入PIC單片機A/D端口的模擬電壓為0～5V,罐體內最大氣壓為0.2MPa。在MPLAB平臺上利用HI-TECH PICC編寫C語言程序[4]。

利用C語言10個常用的函數，可以編寫出大部分復雜PIC單片機控制程序，使控制程序可讀性較強，移植性較好，并且縮短了系統的開發時間。

將以上完整程序進行編譯燒寫入單片機內，在Proteus虛擬環境中可以模擬卸料的基本動作。由于實際中使用的是電磁驅動器，因其結構簡單須利用機械結構對驅動器進行限位,從而到達預期的閥門開度。

3 控制系統的改進

以上控制電路只是實現了閥門開關的基本動作。從實際應用角度來看，需要添加一些附加功能，才能投入實際應用中。

圖4 自動卸料系統電路圖

在本系統是一個可擴展控制的電路，在RD的I/O口有多余的引腳,因此對于三倉的粉粒物料運輸車，僅僅需要在RD引腳增加2對控制端口。對于不同卸料高度，對管道內二相流體流動性有不同的影響。因此可以根據流體出口的密度，利用PIC單片機控制助風閥的開度，對管道內二相流體流動性進行控制，提高卸料的效率，同時便于粉粒物料運輸車的卸料系統能夠實現智能化。

4 結論

PIC單片機高速度、低電壓、低功耗、大電流，減少硬件電路設計的復雜性。圖4所示為卸料系統的基本硬件電路，利用PIC單片機可以很好的對電路進行簡化，增強電路的可控性。

利用C語言進行單片機編程，可以降低系統的開發難度。開發者不必過多的了解單片機的內部結構，只需要了解某些外設特殊寄存器相關位的設置。而且C語言比匯編語言可讀性較強，能夠更好地發現編程的邏輯錯誤。在MPLAB平臺上利用HI-TECH PICC編譯器，可以對所編寫程序進行自動優化，使程序轉換成二進制時更加的精煉，減少占用內部存儲空間。同時PICC編譯器可以實現自動分頁，編程者不用過多考慮PIC單片機分頁問題。對具有基本C語言能力的編程者，也能較快編寫所需的控制程序。利用PIC單片機與C語言結合進行控制電路設計，將極大提高產品設計、研發的效率。

［1］韓軍，周鏡平.基于PIC單片機的直流電機控制器研究[J].制造業自動化，2011，1(33):147-149.

［2］劉麗，蔣存波，王聰.粉狀物料運輸車智能卸料控制器的設計[J].科學技術與工程，2008，8(23):6372-6374.

［3］彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例[M].電子工業出版社，2011.

［4］Peiman Naseradinmousavi，C.Nataraj.Nonlinear mathematical modeling of butterfly valves driven by solenoid actuators[J].Applied Mathematical Modelling,2011,35:2324-2335.