CN102707656B - 抛丸机智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制领域，具体涉及一种抛丸机智能控制器，采用以下技术方案：抛丸机智能控制器，包括控制器面板、单片机和电源，磁电传感器、温度检测装置和报警装置，单片机上至少具有电源连接端、螺旋、分离、提升转速输入端、温度输入端、I/O输入输出端、电机控制回路输入端、转速显示端、温度显示端、螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端。该控制器同时将转速表、温度表、时间继电器集中在一起，可实现对各种不同类型的抛丸机的控制，对抛丸机的不同工作模式和电机工作时间等参数的设置，实现了抛丸机控制一体化，极大节省了软硬件设计、编程及调试人员，也大大降低成本。

Description

抛丸机智能控制器

技术领域

本发明属于自动控制领域，具体涉及一种抛丸机智能控制器。

背景技术

抛丸机是利用高速旋转的叶轮把丸、砂抛掷出去，高速撞击零件表面，达到表面处理的要求的机械设备，抛丸机根据工艺和质量要求不同，可分为几种不同的抛丸机，且工作模式和抛丸时间也不相同。一般要控制的电机及阀门为：除尘电机、提升电机、自转电机、抛丸1电机、抛丸2电机、抛丸3电机、螺旋电机、振打电机、抛丸阀1、抛丸阀2、抛丸阀3。这些电机及阀门开停要按一定顺序和时间间隔进行的。

现在常规方法是：简单的小型抛丸机可以用电气连锁实现控制，即用手动来开启需要的工作电机，用手动来关停各工作电机，工作方式有工作人员根据现场具体情况定，抛丸机工作时间靠时间继电器来设定。工作之前先设定时间继电器，再对控制柜上的控制按钮一个一个操作，增加操作人员的麻烦和难度。

电机较多的中型抛丸机，电机开停控制一般用可编程序控制器PLC来实现，但是其他辅助功能：螺旋、分离、提升三个旋转设备的转速检测、设备温度检测及抛丸时间分别要用到三个转速表、一个温度表、一个时间继电器。额外增加辅助仪表会增加成本，且故障点较多，控制柜的盘面布置也繁琐。如果其他辅助功能也用PLC实现，需要用功能强的PLC或增加扩展模块，这样增加编程难度，同时大大增加成本。

对高档点的大型抛丸机，增加触摸屏可现实手动、自动及部分参数的设置，而其他的转速、温度测量、抛丸时间设置等辅助仪表则需要另加或如上述所述。

CN201860085A是本申请最接近的现有技术，其涉及一种具有具有钢砂流量监测的抛丸电路。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种能解决上述问题的智能控制器。

本发明采用以下技术方案：抛丸机智能控制器，包括控制器面板、单片机和电源，还包括至少三个磁电传感器，还包括：温度检测装置、时间继电器、报警装置和12路电机控制回路。

单片机上至少具有：电源连接端，螺旋、分离、提升转速输入端，温度输入端，I/O输入端，温度显示输出端，螺旋、分离、提升转速表循环显示输出端，螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端，I/O输出端；螺旋、分离、提升转速输入端设置光电隔离及反向稳压管，I/O输入端设置光电隔离及防抖动电路，输出端设置光电隔离，I/O输入端至少包括电机控制回路输入端、自动开停输入端、自动手动选择输入端、参数设置输入端、数据加减输入端、故障报警输入端。

连接关系：磁电传感器与单片机上的螺旋、分离、提升转速输入端相连，温度检测装置与单片机上的温度输入端相连， 温度显示输出端和3路转速表循环显示输出端与控制器面板上的显示屏连接，螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端与报警电路相连接，控制面板上设有与I/O输入端相对应的按键，电机控制回路其他I/O输出端接相应的干接点或形成开关。

通过按参数设置按键和数据加减按键，可以实现对各个电机的时间间隔、工作时间、螺旋、分离、提升转速故障值、转速显示方式、温度导线电阻值、温度超温值等参数进行设置；通过按自动手动按键，可以选择自动或手动，手动时，可按键1到键12对各电机进行开机停机操作，此时控制器根据按键输出动作信号，但软件进行互锁；自动时，可以按自动开停键即可顺序启动，停止时，再按一次自动开停键即可反顺序停机。

磁电传感器用来检测抛丸机螺旋、分离、提升三个旋转设备的转速，温度检测装置用来检测环境或设备的温度，磁电传感器和温度检测装置将三路转速和温度输入到单片机的螺旋、分离、提升转速输入端和温度输入端。三路转速输入采用光电隔离及反向稳压管，防止干扰信号或弱信号的导通。STM系列单片机系列资源丰富，各管脚均可作为外部中断源，内部定时器也很多，所以足以满足三路转速信号的测量，三路转速几乎可以同一时间进行故障判断，显示上可以选择巡回显示或指定显示。转速和温度显示在控制器面板的显示屏上。当转速低于设定的速度时，或者是温度高于设定温度时，输出相应的继电器信号，启动相应的故障报警装置。当有故障的时候按故障报警按键即可解除报警信号。时间继电器用来设置抛丸机工作时间，抛丸阀开启后，时间继电器开始计时，计时时间到后，停阀门停抛丸电机。

该控制器设置12路电机控制回路，目前最复杂的抛丸机使用到8个电机：除尘电机、提升电机、自转电机、抛丸1电机、抛丸2电机、抛丸3电机、螺旋电机、振打电机，3个抛丸阀：抛丸阀1、抛丸阀2、抛丸阀3，共11个控制点，使用设计12路控制回路完全能满足要求，况且3个抛丸可以用一个中间继电器继器来控制，这样即使以后在增加3个电机，控制点也可以满足。

本发明控制器可以满足不同类型的抛丸机，工作模式和抛丸电机工作时间可随意改变，控制器面板上设有12个电机启动停止按键，可以根据实际情况进行电气连接。本发明将转速检测仪表、温度检测仪表、时间继电器等仪表集中在一个控制器中，极大节省了成本，也降低了能耗。该抛丸机的应用将极大减少甚至不需要电气控制设计、调试、编程人员，且减少控制柜的线路连接，极大地节省人力物力。

优选的，所述单片机为STM8S207M单片机，选用此单片机是因为其抗电磁干扰能力极强， ST公司满足了将强电控制、弱电控制放置在一起的环境内所需要的控制芯片的要求，且具有较多的管脚，我们选用STM8S207M,该芯片具有80个管脚，满足了要求。STM8S单片机特点是为工业级应用设计，功能STM32功能弱，但抗干扰能力极好，STM8S207既有抗干扰强的特点，又有管脚多的优点，刚好适合该控制器的应用。

优选的，所述温度检测装置包括温度传感器和与之串联的导线的电阻。温度检测，选用PT100作为外界和轴承等温度参数检测传感器，目前温度检测对远处的温度检测，大多采用PT5000，这样减少导线误差，但PT5000成本较PT100贵很多。为了补偿导线，我们采用电阻分压的方法：将导线的电阻与PT100串联，每次采集的是PT100加导线两端的电压，这样只要提前知道导线的电阻就可以在计算中减去。该控制器有设置导线电阻值的功能，在使用时候测定和计算出（25℃时）该导线的电阻即可输入到控制器中做为以后补偿用。

 优选的，所述控制器上设有下位机通讯接口。该控制器设计了与下位机进行通讯功能，使得该控制器可与抛丸机设备其他辅助功能的仪器如智能钢板厚度、长度检测的仪表进行实时通讯，对其进行操作和参数的设置。

优选的，所述控制器上设有网络通信接口。为实现远程和网络通讯，本实用新型以太网PHY控制器DP83848进行网络数据传输，实现远程控制器数据上传、参数设置等功能，对有些不会参数设定的用户，调试人员不必到现场，可以通过网络对抛丸机的电机启动时间间隔、三转速故障值设置、抛丸电机工作时间设置、导线电阻、温度超温设置等参数远程设置。节省较大开支，方便了用户。

本发明的有益效果是：本发明控制器可以满足不同类型的抛丸机，工作模式和抛丸电机工作时间可随意改变，控制器面板上设有12个电机启动停止按键，可以根据实际情况进行电气连接。本发明将转速检测仪表、温度检测仪表、时间继电器等仪表集中在一个控制器中，极大节省了成本，也降低了能耗。该抛丸机的应用将极大减少甚至不需要电气控制设计、调试、编程人员，且减少控制柜的线路连接，节省人力物力。

附图说明

图1为本发明实施例的控制器原理框图；

图2为本发明实施例的控制器前面板的结构示意图；

图3为本发明实施例的控制器后面板的接线图。

具体实施方式

实施例一

抛丸机智能控制器，包括控制器面板、单片机和电源，还包括至少三个磁电传感器，还包括温度检测装置、时间继电器、报警装置和12路电机控制回路。单片机采用STM8S系列，选用此单片机是因为其抗电磁干扰能力极强，满足了将强电控制、弱电控制放置在一起的环境内所需要的控制芯片的要求，且具有较多的管脚，选用STM8S207M，该芯片具有80个管脚，满足了要求。电源采用TOP246芯片，实现了DC12V/2A、24 V/1 A高精度、双输出电压。为了可靠，把12V再经过DC-DC转换，变成稳定的+5V电源，供单片机系统。因为该电源在电机经常启动，电磁干扰比较强，所以我们在电源的输入和输出部分各增加了一些防干扰，高可靠的电路，消除了电机的启动对电网的影响，采用交流85～265 V的宽电压供电。

使用时按照图接好输入输出及I/O口线，磁电传感器与单片机上的螺旋、分离、提升转速输入端相连，温度检测装置与单片机上的温度输入端相连， 温度显示输出端和3路转速表循环显示输出端与控制器面板上的显示屏连接，螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端与报警电路相连接，控制面板上设有与I/O输入端相对应的按键，电机控制回路其他I/O输出端接相应的干接点或形成开关。交流220V电压通过机壳一侧接线端子输入。该控制器的输入输出电路全部采用光电隔离，避免强的电磁干扰。同时控制器设置了看门狗等保护措施，弱点电源的滤波电容采用法拉电容，以防电源的短时间不稳定。实践也证实是非常好可靠的控制器。

按参数设置按键和数据加减按键，对各个电机的时间间隔、工作时间、螺旋、分离、提升转速故障值、转速显示方式、温度导线电阻值、温度超温值等参数进行设置；通过按自动手动按键，选择自动，自动时，可以按自动开停键即可顺序启动，停止时，再按一次自动开停键即可反顺序停机。

当转速低于设定的速度时，或者是温度高于设定温度时，输出相应的继电器信号，启动相应的故障报警装置。当有故障的时候按故障报警按键解除报警信号。

在控制器上设置下位机通讯接口，将该控制器与智能钢板厚度、长度检测的仪表进行实时通讯，对其进行操作和参数的设置。

实施例二

抛丸机智能控制器，包括控制器面板、单片机和电源，还包括至少三个磁电传感器，还包括温度检测装置、时间继电器、报警装置和12路电机控制回路。采用STM8S单片机系列，选用此单片机是因为其抗电磁干扰能力极强，满足了将强电控制、弱电控制放置在一起的环境内所需要的控制芯片的要求，且具有较多的管脚，选用STM8S207M，该芯片具有80个管脚，满足了要求。电源采用TOP246芯片，实现了DC12V/2A、24 V/1 A高精度、双输出电压。为了可靠，把12V再经过DC-DC转换，变成稳定的+5V电源，供单片机系统。因为该电源在电机经常启动，电磁干扰比较强，所以我们在电源的输入和输出部分各增加了一些防干扰，高可靠的电路，消除了电机的启动对电网的影响，采用交流85～265 V的宽电压供电。

使用时按照图3接好输入输出及I/O口线，磁电传感器与单片机上的螺旋、分离、提升转速输入端相连，温度检测装置与单片机上的温度输入端相连， 温度显示输出端和3路转速表循环显示输出端与控制器面板上的显示屏连接，螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端与报警电路相连接，控制面板上设有与I/O输入端相对应的按键，电机控制回路其他I/O输出端接相应的干接点或形成开关。交流220V电压通过机壳一侧接线端子输入。该控制器的输入输出电路全部采用光电隔离，避免强的电磁干扰。同时控制器设置了看门狗等保护措施，弱点电源的滤波电容采用法拉电容，以防电源的短时间不稳定。实践也证实是非常好可靠的控制器。

按参数设置按键和数据加减按键，对各个电机的时间间隔、工作时间、螺旋、分离、提升转速故障值、转速显示方式、温度导线电阻值、温度超温值等参数进行设置；通过按自动手动按键，选择手动，手动时，可按键1到键12对各电机进行开机停机操作，此时控制器根据按键输出动作信号，但软件进行互锁。

当转速低于设定的速度时，或者是温度高于设定温度时，输出相应的继电器信号，启动相应的故障报警装置。当有故障的时候按故障报警按键解除报警信号。

在控制器上设置下位机通讯接口，将该控制器与智能钢板厚度、长度检测的仪表进行实时通讯，对其进行操作和参数的设置。

Claims (5)

1.抛丸机智能控制器，包括控制器面板、单片机和电源，其特征在于：

智能控制器还包括至少三个磁电传感器，智能控制器还包括：温度检测装置、时间继电器、报警装置和12路电机控制回路，

单片机上至少具有：

电源连接端，螺旋、分离、提升转速输入端及I/O输入端，温度输入端，按键输入端，

温度显示输出端，螺旋、分离、提升转速表循环显示输出端及I/O输出端，螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端；

螺旋、分离、提升转速输入端设置光电隔离及反向稳压管，I/O输入端设置光电隔离及防抖动电路，输出端设置光电隔离，

其中，按键输入端至少包括电机控制回路按键（1至12）、自动开停按键（13）、自动手动选择按键（14）、参数设置按键（15）、数据加按键（16）、数据减按键（17）、故障报警按键（18），

连接关系：

磁电传感器与单片机上的螺旋、分离、提升转速输入端相连，

温度检测装置与单片机上的温度输入端相连， 

温度显示输出端和3路转速表循环显示输出端与控制器面板上的温度显示屏（19）和3路转速显示屏（20）连接，

螺旋、分离、提升转速故障输出端和温度故障输出端与报警电路相连接，

控制面板上设有与I/O输入端相对应的按键，电机控制回路其他I/O输出端接相应的干接点或行程开关。

2.根据权利要求1所述的抛丸机智能控制器，其特征在于：所述单片机为STM8S207M单片机。

3. 根据权利要求1所述的抛丸机智能控制器，其特征在于：所述温度检测装置包括温度传感器和与之串联的导线的电阻。

4.根据权利要求1所述的抛丸机智能控制器，其特征在于：所述控制器上设有下位机通讯接口。

5.根据权利要求1所述的抛丸机智能控制器，其特征在于：所述控制器上设有网络通信接口。

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