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引言

枕式包裝機(jī)主要完成成型、定位、制袋、包裝和封口 等功能，是一種包裝能力非常強(qiáng)，且能適合多種規(guī)格產(chǎn)品 包裝的連埃式包裝機(jī)。它廣泛應(yīng)用于工廠(chǎng)企業(yè),其工作 效率的高低直接影響整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的效率，以前,國(guó)內(nèi)的 枕式包裝機(jī)電子控制部分比較落后，控制臺(tái)大而笨重，各量釆用數(shù)碼管(LED)分散顯示，操作繁瑣。而利用計(jì)算 機(jī)對(duì)包裝過(guò)程中的各個(gè)部件進(jìn)行控制'實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)包裝, 可以達(dá)到快速、準(zhǔn)確和提高生產(chǎn)效益的目的°因此，我們 基于單片機(jī)跑31的STD總線(xiàn)結(jié)構(gòu),在原有機(jī)械結(jié)構(gòu)的基 礎(chǔ)上研制成功了枕式包裝機(jī)的控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由 CPU主板、32路光隔離輸人板、32路光隔離輸岀板、15路 智能溫度控制板及顯示模塊等5個(gè)硬件模塊和系統(tǒng)軟件 組成,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行過(guò)程中各最的實(shí)時(shí)檢測(cè)、LCD多屏動(dòng)態(tài) 屜示、準(zhǔn)確的上中下三路溫度控制、精確的袋長(zhǎng)定位等多 種控制功能。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明,該系統(tǒng)達(dá)到了生產(chǎn)實(shí) 際的需求,實(shí)現(xiàn)了包裝過(guò)程的全自動(dòng)化，具有很好的可靠 性和較高的性能價(jià)格比。

1系統(tǒng)組成及功能

控制系統(tǒng)釆用模塊化結(jié)構(gòu),主要由8031的STD總線(xiàn)做為主控總線(xiàn)。各部分功能板均以插板形式與總線(xiàn)插槽掛接。枕式包裝機(jī)的各 開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離輸人板處理后，送STD總統(tǒng),CPU對(duì)各 個(gè)量進(jìn)行處理。根據(jù)設(shè)置的需要和機(jī)器當(dāng)前的狀態(tài)，通 過(guò)光電隔離輸出板輸出各控制量，以驅(qū)動(dòng)包裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 液晶顯示部分采用多屏動(dòng)態(tài)顯示方式，第一屏顯示廠(chǎng)家的有關(guān)信息;第二屏顯示設(shè)備包裝紙走向圖;第三屏顯示設(shè)置信息;第四屏顯示機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中各控制量的動(dòng)態(tài) 值;最后一屏顯示運(yùn)行狀態(tài)的提示信息，包括正常運(yùn)行、 正常關(guān)機(jī)、溫度超限和主機(jī)過(guò)載等信息。

封口加熱控制利用智能溫度控制板實(shí)時(shí)釆集上、中下3路溫度值，并完成變換、線(xiàn)性化等處理。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度控制，采用加熱Is停Is的方法，直到等于設(shè)定 值。達(dá)到的溫度精度為±1筆。

為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的袋長(zhǎng)雙向追蹤功能，機(jī)器每包裝一 袋而產(chǎn)生的位置隊(duì)沖信號(hào)，經(jīng)光電隔離后作8031的INTO 申請(qǐng)。包裝紙上每袋之間的色標(biāo)脈沖信號(hào)，也經(jīng)光電隔

2控制系統(tǒng)硬件組成和工作原理

2.1 CPU主板及工作原理

CPU主板由總線(xiàn)緩沖與驅(qū)動(dòng)部分,GAI20V8譯碼電 路、DP8573定時(shí)電路,MAX1232看門(mén)狗電路和存儲(chǔ)器等 部分組成。電路原理框圖如圖2。

2.1.1總線(xiàn)綾沖與驅(qū)動(dòng)

16條地址線(xiàn)、I/O讀寫(xiě)控制線(xiàn)的緩沖與控制,都由單 向緩沖器74HCT244完成。8位數(shù)據(jù)線(xiàn)的緩沖與控制使用 雙向緩沖器74HCT245來(lái)完成。其使能端直接與 GAL2OV8的輸出端相接，由GAL20V8譯碼邏輯決定，只 有當(dāng)IORQ、RD、WR等信號(hào)出現(xiàn)時(shí)才選中該數(shù)據(jù)通道。

2. MAX1232看門(mén)狗電路

為保證系統(tǒng)的抗干擾能力，除在軟件上釆取一些措施 夕卜，系統(tǒng)板上加裝了著門(mén)狗電路。MAX1232的監(jiān)督時(shí)間 可選,本系統(tǒng)監(jiān)督時(shí)間為600ms°

3. DP8573定時(shí)電路

根據(jù)系統(tǒng)功能要求，有兩處需要時(shí)間定時(shí)。其一是計(jì) 算袋速時(shí)，要査詢(xún)秒和0,01s的時(shí)間，用以換算岀袋速/分 鐘;其二是在溫度控制中,加溫時(shí)要査詢(xún)秒的時(shí)間,用以控 制加熱1S停1S（或加熱％停2s）的時(shí)間。系統(tǒng)中使用了 DP8573的0.01s和秒計(jì)時(shí)，為了使兩部分定時(shí)不互相影響 和奉制，讀時(shí)冋使用了兩種方法;①直接it o.ois單元，將 時(shí)間存儲(chǔ)到指定內(nèi)部RAM中，供程序使用；②讀8573的周 期標(biāo)志位，根據(jù)標(biāo)志位的變化確定時(shí)間。

2. GAE2OV8譯碼電路

系統(tǒng)各部分的口地址由GAL20V8及相關(guān)電路來(lái)實(shí) 現(xiàn),地址在0000H - FFFFH之間選擇。

2.2液晶顯示模塊

本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣圖形方式LCD顯示模塊DMF651, 該模塊與SED1330控制器連接,顯示分辨度為640 x 2000 在SED1330控制板上的ROM塊27256,已固化了第一屏 和第二屏的漢字和圖形數(shù)據(jù)，作為5ED133O的外部字符 發(fā)生器使用。與LCD顯示模塊接口線(xiàn),由DMF651本身 決定。8031的4 口與SED1330相接作數(shù)據(jù)線(xiàn)，因此與用 P?？谧鲾?shù)據(jù)線(xiàn)相比,編程方法有所不同。

2.3溫度的檢測(cè)

溫度部分釆用STD總線(xiàn)15位智能光隔高熱電偶接口 板。其組成框圖如圖3。

2.3.1溫度數(shù)據(jù)采集

上中下三路溫度經(jīng)熱電耦傳感后，進(jìn)人多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) CD4O52,由MCS87朝控制，對(duì)三路溫度進(jìn)行分時(shí)掃描轉(zhuǎn) 換。選中的某路溫度值送運(yùn)放LM324放大，并由電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，送至ICL7135VD的輸入端,轉(zhuǎn)換成 15位數(shù)字量，輸岀至光耦合器TLP521,再送給CPU (8748)進(jìn)行處理。之后，由中斷服務(wù)程序控制送到輸出 鎖存器74LS374,供主機(jī)8031讀取。

2.3.2溫度數(shù)據(jù)的讀取

主CPU（8O31）要讀數(shù)據(jù),先査詢(xún)狀態(tài)。若數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 好，就向單片機(jī)MCS8748申請(qǐng)中斷。8748響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)入 中斷服務(wù)程序，把已經(jīng)準(zhǔn)備好的16個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)傳送給主 機(jī)。因數(shù)據(jù)變換、線(xiàn)性化和數(shù)據(jù)處理等，都由8748所組成 的溫度板來(lái)完成，因此對(duì)于主機(jī)來(lái)說(shuō)，在2.16s內(nèi)，僅占 1ms來(lái)讀取數(shù)據(jù)，極大地減輕了主板的負(fù)擔(dān)，不會(huì)影響整 個(gè)系統(tǒng)的各種控制操作。

2.4信號(hào)輸入板

本系統(tǒng)的信號(hào)輸入采用單端共地輸入方式。該板是--種帶光電翹合器件的開(kāi)關(guān)量輸入 板，它釆用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)STD總線(xiàn)與設(shè)備之間的完 全電隔離，以消除公共地線(xiàn)和電源的干擾。輸入信號(hào)有 15個(gè)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)信號(hào)、主機(jī)過(guò)載、袋長(zhǎng)脈沖、色標(biāo)信號(hào)、位 置信號(hào)、追蹤電機(jī)脈沖，共計(jì)20路信號(hào)，全部從輸入板輸 人，由主機(jī)對(duì)其進(jìn)行掃描與檢測(cè)。當(dāng)然，根據(jù)包裝機(jī)的機(jī) 械設(shè)備需要，也可增加輸入信號(hào)，本板可擴(kuò)充到32路 輸入。

2.5信號(hào)輸出板

本系統(tǒng)的信號(hào)輸出也采用光電耦合的開(kāi)關(guān)輸出，具有 較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力和電平轉(zhuǎn)換能力，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器 和電磁閥等。該板功能框圖如圖5。CPU將數(shù)據(jù)打人數(shù) 據(jù)寄存器，經(jīng)OC門(mén)驅(qū)動(dòng)光耦合器件，耦合到功放組件 MC1416,每個(gè)MC1416 1件可以驅(qū)動(dòng)7條統(tǒng)，毎統(tǒng)可接 + 24V,200mA的負(fù)載。本板有5個(gè)MC1416組件，.光耦 臺(tái)器由OC門(mén)74成）6驅(qū)動(dòng)，電源除（+5V）與Vm （+12V）及兩種地線(xiàn)分開(kāi)，以保證隔離作用。輸出板工作 時(shí)，若需要某路有電流輸出.CPU對(duì)相應(yīng)位寫(xiě)1,經(jīng)74LS06 反向后輸出0.使光耦導(dǎo)通。光敏發(fā)射極輸出1,再經(jīng) MC1416反向，送給輸出端一個(gè)0負(fù)載。因此負(fù)載有電流 導(dǎo)通.若不需要有電流輸出，則對(duì)相應(yīng)位與0。輸出板的 口地址設(shè)定為FFF4H~FFF7H。輸出板上所接的信號(hào)有 面板上的指示燈和繼電器等。加上正轉(zhuǎn)電機(jī)和變頻復(fù)位, 共13路輸出,本板可擴(kuò)充至32路輸出。