一種基于單片機的板材真空吸附堆垛控制裝置

崔冰

摘要：單片機具有相應速度快、學習成本低、功耗低、對惡略環境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優點，但在工業生產中的應用較少，本文介紹的是一種基于單片機的優化工業生產的系統設計，用C語言編寫出電磁閥控制程序，通過單片機的高速相應特性，替換老式AUTOMAX系統部分功能，更精確的控制工業生產。

關鍵詞：單片機；編程；電磁驅動；堆垛

一、背景技術

中鋁瑞閩股份有限公司從德國Frohling公司引進的橫剪機列利用真空堆垛系統進行板材的堆垛。但是經過20年的使用，老式的堆垛控制方式對硬件的依賴嚴重影響設備穩定，以及準確度已經無法滿足目前的生產任務。本文在傳統的控制系統的基礎上進行改進，加入微處理控制，通過快速響應芯片將堆垛精度提高到80毫秒以內，完全地避免了板材在堆垛過程中所發生的損傷/劃傷，保證板材的表面質量，同時極大的降低了設備對于硬件的依賴，降低了設備維護成本，是一種既經濟又容易復制的控制方法。

二、具體實現

（1）控制方式利用89C51芯片，利用芯片提供的輸入點檢測AUTOMAX系統給出的動作信號，控制堆垛機的8組電磁閥，同時控制堆垛8個真空吸盤的動作，在利用時間繼電器順序運行以實現多路輸入輸出可編程控制，摒棄了老式一對一的控制方式。具體電氣控制圖如圖一所示。

（2）控制方式主要過程：堆垛控制就是通過真空傳送帶把板材運送到相應的垛臺上，然后釋放真空氣閥，使帶材落到垛板小車上。真空氣閥與相應的真空腔相連，正常情況下，真空氣閥不動作，真空腔封閉，形成負壓，對板材形成吸力。真空氣閥動作時，氣閥旁通，真空腔與大氣相連，負壓消除，釋放板材，如圖二所示。

（3）要保證帶材的準確堆垛，需要對帶材的釋放時間進行精確控制，將帶材的下落時間設定為三個時段，第一時段在程序中添加10ms防抖動觸發；第二時段為真空氣閥動作啟動狀態，氣閥線圈施加直流24V電壓、時間保持為50ms；第三時段為電磁閥關閉時間，因氣閥硬件回彈需要固定時間，為了保證穩定關閉時間設為20 ms；同時在控制電路增加電子元器件進行了優化消除干擾，具體程序實現見圖三。由于帶材下落時受空氣阻力影響形成拱形，導致帶材擦劃傷，影響產品成品率。所以將堆垛多個真空吸盤集成在統一電路板觸發，并對每個真空吸盤動作順序進行時間間隔控制，提高產品質量，具體改善效果見圖四。

三、結論

經設備改造后橫剪堆垛效率大幅提升，同時減少了維護人員的工作量，在成品率方面，較以往的系統提高20%，目前連續生產使用時間6個月，設備穩定，下一步我將繼續修改程序，希望在安全方面進一步提升穩定性。