單片機在自動繞線機中的應用

謝元成　李如羨

摘 要 目前，自動繞線機在工作過程中，通過機械行程開關實現往返的自動控制。在要求改變繞線匝數時，需要通過調整行程開關的位置以實現改變匝數的數量，這種調整行程開關位置的方式很多時候不是很方便，而且很繁瑣。利用單片機可以通過改寫程序的方式來控制電機的正反轉，以達到調整位置和繞線匝數的目的，在實際的應用中有很強的操作性，可以提高生產效率。

關鍵詞 行程開關；單片機；匝數

中圖分類號 TM305 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0140-01

1 自動繞線機的基本原理

繞線機在往返運行的過程中，從左側運行到右側、再從右側運行到左側，主要是通過安裝在左右兩側的行程開關來實現。從左往右一直運行的過程中，機械裝置一定會碰到安裝在右側的行程開關，當碰到右側行程開關的時候，右側行程開關改變了三相電機的三相電源相序，使得電機在當前的運行狀態下實現反轉，改為向左側運行，當碰到安裝在左側的行程開關時，恢復原來三相電源的相序，電機在當前的狀態下實現向右側運行。這樣，周而復始地作往復循環運動，實現不斷的繞線，實現按下停止按鈕。在左右行程開關兩側各有一個停止開關，這兩個開關主要的目的是為了防止左右行程開關失靈的情況下，起到了一重保護作用，假如在電機往右運行的過程中，碰到右側行程開關，而右側行程開關失靈的情況下，電機本來應該停止往右而改為往左運行，但因右側行程開關失靈，電機仍然往右運行，這個時候右側的保護開關就很重要，在電機運行過程中碰到最外側的這個保護開關，電源會被強行切斷，實現的自動保護的目的（見圖1）。

2 存在的問題

1）機械行程開關的使用壽命不長。電機往復運行的過程中、按照每分鐘被碰撞20次，一個小時就是1 200次，如果一天連續工作10h，機械行程開關就會被碰撞12 000次，一個月會被碰撞36萬次。如果一個行程開關的壽命是10萬次，左右兩側的行程開關每個月得更換7個，成本高、更換時間頻繁，實際上增加了材料成本、時間成本、人力成本。

2）調整麻煩。在繞線匝數改變時，我們必需對行程開關的位置進行調整，而這種調整的方法就是通過擰松螺絲調整行程開關位置、再擰緊螺絲固定行程開關位置，這種調整方法在有些場所會浪費很的人力、物力、財力。

3）安全性相對不高。機械的行程開關使用壽命短，在使用的過程中，有時候會不靈敏，無形中存在一定的安全隱患。

3 單片機控制方案

1）單片機工作的基本原理，單片機的型號和種類很多，這里以我們學常見的51系列為例來進行介紹。（1）輸入輸出端口。不管那種型號的單片機，輸入輸出端口是共同的，每一個端口都可以通過程序編寫輸入或者輸入高低電平，這種編程輸入輸出高電平的方式也就是單片機可以靈活控制的一個主要原因。（2）存儲器。單片機機中存儲器有ROM和RAM，ROM是只讀存儲器，也叫程序存儲器，我們把自己的控制思路和方案編寫成程序代碼后存放在ROM中。單片機每次通電重啟復位后，從ROM中讀取代碼并執行。（3）定時器。定時器是單片機的一大特色，有了這個定時器，我們在涉及到時間需要的時候，我們就可以很方便的使用單片機中的定時器。這個定時器同樣可以通過程序改寫，讓它工作在不同的模式。（4）通信端口。單片機還有個串行通信端口，可以跟電腦等設備進行通信和程序代碼的下載，這個端口也是可以通過程序進行模式的改寫。

2）控制方案，原來安裝在兩側的行程開關由兩個傳感器來替代，當電機運行到相應位置后，傳感器檢測到信號并傳送給單片機處理系統，單片機處理系統發出信號，通過輸入輸出端口改變電機三相電源的相序，實現當前狀態下電機的反轉。

3）增加了兩個調整匝數的按鈕，一個按鈕用來增加繞線的匝數，另外一個按鈕用來減少繞線的匝數。增加這兩個按鍵后，改變電機的繞線匝數就變得非常方便，不再需要改變原來行程開關的位置。（見圖2）

4）控制基本原理。通過傳感器來檢測和判斷電機的運行位置、通過程序的編寫來改變單片機的控制方案、通過繼電器來控制強電系統的切換。

4 單片機控制后的優點

1）使用壽命大大增長、安全性增加。由于傳感器這種電子開關是沒有直接接觸的，也就是說在使用的過程中是沒有任何磨損的，理論上它的使用壽命是機電開關的100倍以上。2）使用很靈活。匝數要求改變時，無需調整行程開關的位置，只需要通過相應的按鍵就可以實現。

5 結論

單片機在是一種微型的計算機，由于可以通過編寫程序來更改輸入輸出商品的工作狀態，使得單片機在使用的過程中非常方便，很容易將一部分手動的機械控制實現自動控制。

參考文獻

[1]李明慧.計算機組成原理[M].北京：中央廣播電視大學出版社，1997.

[2]陳光東.單片機微型計算機原理與接口技術[M].2版.武漢：華中理工大學出版社，1999.

[3]廖世海.單片機應用技術[M].北京：機械工業出版社，2010.endprint