CN107942827A - 一种基于单片机的自动加工实训系统 - Google Patents

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雷声勇
许梅艳
邵长春
侯昌瑞
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Abstract

一种基于单片机的自动加工实训系统，其加工控制系统包括依次电路连接的主令信号输入电路、输入接口电路、输入电平转换电路、单片机、输出电平转换电路、输出接口电路和显示电路；主令信号输入电路与单片机数据通信，输入接口电路与加工台检测电路连接，输出接口电路与加工驱动电路连接；单片机接收主令信号输入电路的主令信号和加工台检测电路的加工状态信息，并根据控制工艺要求发出相应的控制信号，驱动加工驱动电路完成工件的加工。该实训系统由独立的加工控制系统与加工台检测电路和加工驱动电路组成，系统兼容性好，可与不同控制点的输入输出电路连接组成单片机实训教学系统，为单片机教学提供了一套全新的实训设备，系统可靠、成本低。

Description

一种基于单片机的自动加工实训系统
技术领域
本发明属于自动化控制技术领域，涉及一种教学训练考核系统，特别是一种基于单片机的自动加工实训系统。
背景技术
目前大多中、高职院校在单片机课程教学过程中，实训用的自动化生产线系统，由于没有合适的控制对象，大多采用PROTEUS仿真软件进行仿真式教学，缺少有真实控制对象的控制效果，教学效果不理想；
而基于可编程控制器PLC控制的自动化生产线实训设备，主要针对PLC类型的课程教学，不仅成本较高，而且兼容性比较差，也无法满足单片机课程的实验实训教学需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种以工件冲压加工生产为控制对象、基于单片机的自动加工实训系统，以克服已有技术所存在的上述不足，满足单片机实训教学及学生课外学术活动的需求。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种基于单片机的自动加工实训系统，包括加工台、加工台检测电路、加工驱动电路和加工控制系统；所述加工控制系统包括单片机、输入接口电路、输入电平转换电路、主令信号输入电路、输出电平转换电路、输出接口电路和显示电路；
主令信号输入电路通过通信电缆与单片机数据输入端口进行数据通信；
单片机的输入端口与输入电平转换电路连接，输入电平转换电路通过输入接口电路与加工台检测电路连接，单片机的输出端口与输出电平转换电路连接，输出电平转换电路通过输出接口电路与加工驱动电路连接；
单片机是加工控制系统的控制核心，用于接收来主令信号输入电路的主令信号和加工台检测电路输入的加工状态信息，根据检测到的加工状态信息结合控制工艺要求，通过内部的逻辑关系和逻辑运算获得相应的控制信号，从而驱动加工驱动电路完成工件的加工；
主令信号输入电路用于向单片机发出工作方式切换、启动、停止、急停命令；
输入电平转换电路用于将加工台检测电路输送的24V加工台传感器信号电平转换为5VTTL电平信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输出电平转换电路用于将单片机输出的5V TTL电平信号转换为24V电磁阀信号和指示灯信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输入接口电路用于输入电平转换电路与加工台检测电路的连接；
输出接口电路用于输出电平转换电路与加工驱动电路的连接；
加工台检测电路通过传感器组检测加工台以及工件的加工状态，包括工件夹紧状态、加工台伸出或缩回状态、加工冲压模具上、下限状态以及加工时间和加工件数，并将加工的各种状态信息回送给单片机；
所述传感器组包括工件检测传感器、加工台伸出和缩回传感器、加工上限和下限传感器；
加工驱动电路通过驱动电磁阀组实现夹紧或松开工件、伸出或缩回加工台、冲压工件和停止冲压工件的操作；所述驱动电磁阀组包括加工台检测电磁阀、加工台伸缩电磁阀、加工上、下限电磁阀，其工作电压为DC24V；
显示电路包括指示灯显示电路和数码管显示电路，指示灯显示电路用于显示加工控制系统的初始状态、运行状态、停止状态和其它异常状态，数码显示电路用于显示加工工件的类型、材质、数量及加工时间等信息。
其进一步的技术方案是：所述单片机采用51系列单片机；所述输入接口电路采用DB25针标准插座端子排，输出接口电路采用DB15针标准插座端子排；
所述工件检测传感器采用光电传感器，加工台伸出和缩回传感器、加工上限和下限传感器采用磁性传感器。
更进一步：所述输出接口电路连接加工台指示灯。
所述加工控制系统使用的软件包括单片机主控程序、输入信号采集处理程序和数据输出处理程序。
由于采用上述结构，与现有技术相比，本发明之一种基于单片机的自动加工实训系统具有以下有益效果：
1. 该实训系统采用单片机作为自动化生产线控制的实训教学系统，为单片机教学提供了一套全新的实训设备，既可达到真实控制对象的控制效果，又可大大降低成本；
2．该实训系统由独立的加工控制系统与加工台检测电路和加工驱动电路组成，系统可靠、兼容性好，其加工控制系统可与不同控制点的输入输出电路连接组成单片机的实训教学系统，
3．该实训系统设计了数码显示电路，既丰富了单片机的功能扩展，又可激发学生的学习兴趣，提高教学效果；
4．本发明之一种基于单片机的自动加工实训系统可广泛应用于各中、高职院校自动线安装与调试综合训练、单片机技术实训，以及学生的毕业设计、创新创业课外学术活动，具有良好的推广和应用价值。
下面结合附图和实施例对本发明之一种基于单片机的自动加工实训系统的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明之一种基于单片机的自动加工实训系统的结构框图；
图2为加工控制系统通过DB25针标准插座端子排与加工台检测电路连接示意图；
图3为加工控制系统通过DB16针标准插座端子排与加工驱动电路连接示意图；
图中：
10―加工台检测电路，20―加工控制系统，200―单片机， 201―输入接口电路，202―输入电平转换电路，203―主令信号输入电路，204―输出电平转换电路，205―输出接口电路，206―显示电路，30―加工驱动电路，40―加工台，50―加工台指示灯。
具体实施方式
一种基于单片机的自动加工实训系统，包括加工台40、加工台检测电路10、加工驱动电路30和加工控制系统20；
所述加工控制系统20包括单片机200、输入接口电路201、输入电平转换电路202、主令信号输入电路203、输出电平转换电路204、输出接口电路205和显示电路206；
主令信号输入电路203通过通信电缆与单片机数据输入端口进行数据通信；
单片机200的输入端口与输入电平转换电路202连接，输入电平转换电路202通过输入接口电路201与加工台检测电路10连接，单片机200的输出端口与输出电平转换电路204连接，输出电平转换电路204通过输出接口电路205与加工驱动电路30连接；
单片机是加工控制系统的控制核心，用于接收来主令信号输入电路的主令信号和加工台检测电路输入的加工状态信息，根据检测到的加工状态信息结合控制工艺要求，通过内部的逻辑关系和逻辑运算获得相应的控制信号，从而驱动加工驱动电路完成工件的加工；
主令信号输入电路是加工控制系统的控制信号输入电路，用于向单片机发出工作方式切换、启动、停止、急停命令；
输入电平转换电路202用于将加工台检测电路输送的24V加工台传感器信号电平转换为5V TTL电平信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输出电平转换电路204用于将单片机输出的5V TTL电平信号转换为24V电磁阀信号和指示灯信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输入接口电路201用于输入电平转换电路202与加工台检测电路10的连接；
输出接口电路205用于输出电平转换电路205与加工驱动电路30的连接；
加工台检测电路通过传感器组检测加工台以及工件的加工状态，包括工件夹紧状态、加工台伸出或缩回状态、加工冲压模具上、下限状态以及加工时间和加工件数，并将加工的各种状态信息回送给单片机；
所述传感器组包括工件检测传感器、加工台伸出和缩回传感器、加工上限和下限传感器；
加工驱动电路通过驱动电磁阀组实现夹紧或松开工件、伸出或缩回加工台、冲压工件和停止冲压工件的操作；所述驱动电磁阀组包括加工台检测电磁阀、加工台伸缩电磁阀、加工上、下限电磁阀，其工作电压为DC24V；
显示电路包括指示灯显示电路和数码管显示电路，指示灯显示电路用于显示加工控制系统的初始状态、运行状态、停止状态和其它异常状态，数码显示电路用于显示加工工件的类型、材质、数量及加工时间。
所述单片机采用51系列单片机；所述输入接口电路采用DB25针标准插座端子排，输出接口电路采用DB15针标准插座端子排；
所述工件检测传感器采用光电传感器，加工台伸出、缩回传感器和加工上、下限传感器采用磁性传感器。
所述 输出接口电路连接加工台指示灯50。
所述加工控制系统使用的软件包括单片机主控程序、输入信号采集处理程序和数据输出处理程序。
本发明之一种基于单片机的自动加工实训系统，以工件冲压加工生产为控制对象，这只是运用该系统的实例之一，作为变换也可作为其他加工的控制，只要改变加工刀具和输入输出接点即可。

Claims (4)

1.一种基于单片机的自动加工实训系统，包括加工台（40），其特征在于：包括加工台检测电路（10）、加工驱动电路（30）和加工控制系统（20）；所述加工控制系统（20）包括单片机（200）、输入接口电路（201）、输入电平转换电路（202）、主令信号输入电路（203）、输出电平转换电路（204）、输出接口电路（205）和显示电路（206）；
主令信号输入电路（203）通过通信电缆与单片机数据输入端口进行数据通信；
单片机（200）的输入端口与输入电平转换电路（202）连接，输入电平转换电路通过输入接口电路（201）与加工台检测电路（10）连接，单片机（200）的输出端口与输出电平转换电路（204）连接，输出电平转换电路通过输出接口电路（205）与加工驱动电路（30）连接；
单片机是加工控制系统的控制核心，用于接收来主令信号输入电路的主令信号和加工台检测电路输入的加工状态信息，根据检测到的加工状态信息结合控制工艺要求，通过内部的逻辑关系和逻辑运算获得相应的控制信号，从而驱动加工驱动电路完成工件的加工；
主令信号输入电路用于向单片机发出工作方式切换、启动、停止、急停命令；
输入电平转换电路（202）用于将加工台检测电路输送的24V加工台传感器信号电平转换为5V TTL电平信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输出电平转换电路（204）用于将单片机输出的5V TTL电平信号转换为24V电磁阀信号和指示灯信号，以实现将工控产品标准的24V电源信号与单片机5V TTL电平信号的连接；
输入接口电路（201）用于输入电平转换电路（202）与加工台检测电路（10）的连接；
输出接口电路（205）用于输出电平转换电路（204）与加工驱动电路（30）的连接；
加工台检测电路通过传感器组检测加工台位置状态和工件的加工状态，包括工件夹紧状态、加工台伸出或缩回状态、加工冲压模具上、下限状态以及加工时间和加工件数，并将加工的各种状态信息回送给单片机；
所述传感器组包括工件检测传感器、加工台伸出和缩回传感器、加工上限和下限传感器；
加工驱动电路通过驱动电磁阀组实现夹紧或松开工件、伸出或缩回加工台、冲压工件和停止冲压工件的操作；所述驱动电磁阀组包括加工台检测电磁阀、加工台伸缩电磁阀、加工上、下限电磁阀，其工作电压为DC24V；
显示电路包括指示灯显示电路和数码管显示电路，指示灯显示电路用于显示加工控制系统的初始状态、运行状态、停止状态和其它异常状态，数码显示电路用于显示加工工件的类型、材质、数量及加工时间。
2.如权利要求1所述的一种基于单片机的自动加工实训系统，其特征在于：所述单片机采用51系列单片机；所述输入接口电路采用DB25针标准插座端子排，输出接口电路采用DB15针标准插座端子排；所述工件检测传感器采用光电传感器，加工台伸出和缩回传感器、加工上限和下限传感器采用磁性传感器。
3.如权利要求2所述的一种基于单片机的自动加工实训系统，其特征在于：所述输出接口电路连接加工台指示灯（50）。
4.如权利要求3所述的一种基于单片机的自动加工实训系统，其特征在于：所述加工控制系统使用的软件包括单片机主控程序、输入信号采集处理程序和数据输出处理程序。
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