CN201142092Y

CN201142092Y - 机床有效参数记录仪

Info

Publication number: CN201142092Y
Application number: CNU2007200328153U
Authority: CN
Inventors: 王新会; 刘畅生; 王水平
Original assignee: SHAANXI QINLING SPECIAL ELECTRIC CO Ltd; Xidian University
Current assignee: SHAANXI QINLING SPECIAL ELECTRIC CO Ltd; Xidian University
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2017-09-20

Abstract

本实用新型公开了一种机床有效参数记录仪，它涉及计算机及应用技术领域，其目的在于利用该记录仪对机床有效参数进行存储及管理，以提高设备的利用率。记录仪由单片机核心电路和特别设计的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路、控制驱动及保护电路、数据保存电路和异常复位电路组成。记录仪加电后，单片机核心电路通过数据保存电路中插入卡座的IC卡数据，判断是否该机床的合法操作者，若是，则通过控制驱动及保护电路接通机床的动力电源，接着单片机核心电路通过门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路接收来自电流、霍尔和热释电传感器的信号，开始采集机床的工作状态及运行参数，并存入数据保存电路中供管理系统使用。本实用新型可用于对机床有效参数的检测。

Description

机床有效参数记录仪

技术领域

本实用新型涉及计算机及应用技术领域，具体地说是一种机床有效参数记录仪，可用于对机床有效参数的检测。

背景技术

为了适应企业现代化管理，提高生产率、设备利用率和延长设备的使用寿命，及时统计每台机床的实际运行时间和有效作业时间，以及记录其它各种现场参数如电流，电压等，使管理人员能够及时准确地掌握机床设备的具体运行情况，提高操作人员的操作技能和对机械加工设备的自动化管理水平，杜绝各种人为因素造成的统计数据误差，使其最大限度的接近最佳运行状态。增加企业的经济效益，提高企业的社会影响、管理水平和机床的利用率，延长大型机床的使用寿命，使企业加工设备的能耗和人耗等不必要的浪费减小到最低，国内目前还没有这类产品，大量的传统机床正在生产一线使用，普及数控机床在相当长一段时间内难以实现，因此，为了降低企业的能耗、材耗和人员浪费，提高加工设备的利用率和使用寿命，采用此种设备对传统机床进行改造和升级势在必行。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了解决目前传统机床实际使用效率完全靠人工凭经验估算的办法，本实用新型通过计算机技术和传感器技术实时的监测机床的运行状态，并分别记录机床的加电时间、有效运行时间、电机运行时间、无效运行时间等参数，通过IC卡作为数据传输介质送入企业的微机生产管理系统，进行数据的存储、管理、制表及统计等工作，以提高加工设备的利用率和使用寿命，创造效益、降低成本。

本实用新型的技术方案是：本实用新型机床有效参数记录仪，包括单片机核心电路和特别设计的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路、控制驱动及保护电路、数据保存电路和异常复位电路。记录仪加电后，单片机核心电路首先通过数据保存电路，根据插入卡座的IC卡数据，判断是否该机床的合法操作者，如果是合法操作者，则通过控制驱动及保护电路控制接通机床的动力电源，接着该单片机核心电路通过门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路接收来自电流、霍尔和热释电传感器的信号，开始实时的采集机床的工作状态以及运行参数，并存入数据保存电路中的内部存储器和外部存储器IC卡中，供生产管理系统使用。

上述的机床有效参数记录仪，所说的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路由门限设置电路、电流/电压转换和滤波电路、模/数转换电路三部分组成。门限设置电路有三路，三路均由不同的电位器、电阻、电容和稳压二极管组成，通过调节各路的电位器来调节门限的高低，并以此作为单片机判断输入信号是否越线的标准。电流/电压转换和滤波电路也分为三路，它们也分别由不同的电阻和电容组成，从电流、霍尔或热释电传感器传来的电流信号，转换成电压信号，然后通过由电阻和电容组成的滤波器滤除高频干扰后，传送给模/数转换电路。模/数转换电路由模/数转换电路及外围引线组成，它在单片机的控制下分时完成每一路的模/数转换，接着把模/数转换后的数据又送入单片机。

上述的机床有效参数记录仪，所说的控制驱动及保护电路，它由计数器、电阻、二极管、三极管和继电器组成；当单片机需要进行控制时，把所需的编码送入计数器，其输出经过电阻和三极管组成的驱动电路带动继电器动作，控制机床的电机动力电路。

上述的机床有效参数记录仪，所说的数据保存电路，由内部存储器和外部存储器组成，使用标准串行总线与单片机线连接，内部存储器和外部存储器通过各自的引脚分别连接到单片机相应的引脚上，它们均从单片机接收数据，并在单片机的控制下存储。

上述的机床有效参数记录仪，所说的异常复位电路，由定时器、放电三极管、复位三极管及二极管、电阻、电容组成。异常复位电路的放电输入端与单片机连接，定时器经电阻与复位三极管的基极连接，其发射极与单片机连接，微处理器正常工作时，单片机自动定时控制放电电路进行放电；单片机工作异常时，就不能定时控制放电电路进行放电，此时复位电路就强行复位微处理器。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

1、准确的统计设备利用率，提高了生产效率。

2、实时纪录机床的运行参数，相当于机床的黑匣子，有利于机床的维护和维修。

3、实时准确的记录机床的有效运行时间和无效运行时间，便于计算机实行生产管理，降低人为的不准确因数。

4、可有效的进行计算单台/每人的机床运行效率，实行公平奖惩，降低能耗和设备磨损。

5、可作长期的数据存储，为企业现代化管理进行资料准备。

附图说明

图1是本实用新型组成的框图示意图

图2是本实用新型的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路原理图

图3是本实用新型的单片机核心电路原理图

图4是本实用新型的控制驱动及保护电路原理图

图5是本实用新型的数据保存电路原理图

图6是本实用新型的异常复位电路原理图

具体实施方式

参照图1，它是本实用新型组成的框图示意图，它由门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路A、单片机核心电路B、控制驱动及保护电路C、数据保存电路D和异常复位电路E组成。机床有效参数记录仪加电后，单片机核心电路B首先通过数据保存电路D，根据插入卡座的IC卡数据，判断是否该机床的合法操作者，如果是合法操作者，则通过控制驱动及保护电路C控制接通机床的动力电源系统，接着该单片机核心电路B通过门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路A接收来自电流、霍尔和热释电传感器的信号，开始实时的采集机床的工作状态以及运行参数，并存入数据保存电路D中的内部存储器和外部存储器IC卡中，进行双备份。当下班时或因为其它原因需要离开时，可以拔掉IC卡，自己带走保存，或者拿到生产管理系统进行数据存储。

参照图2，它是本实用新型的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路原理图，它由门限设置电路、电流/电压转换和滤波电路、模/数转换电路组成。门限设置电路有三路，其中由电位器RR1，电阻R21、电容C11和稳压二极管D6组成第一路门限设置电路，通过电位器RR1调节门限的高低，作为单片机判断输入信号是否越线的标准。同理由电位器RR2，电阻R22、电容C12、稳压二极管D7和由电位器RR3、电阻R23、电容C13、稳压二极管D8分别组成了第二路和第三路门限设置电路，工作原理与第一路相同。三路门限设置电路的输出分别与模/数转换电路U2的管脚1、2、3连接。电流/电压转换和滤波电路也分为三路，其中由电阻R24、R27、电容C14组成第一路电流/电压转换和滤波电路，从电流、霍尔或热释电传感器传来的电流信号，通过R27的作用转换成电压信号，然后通过由电阻R24和电容C14组成的滤波器滤除高频干扰后，输送给模/数转换电路U2的管脚4；同理，由电阻R25、R28、电容C15和由电阻R26、R29、电容C16分别组成了第二路和第三路电流/电压转换和滤波电路，其工作原理与第一路相同，其输出信号分别输送给模/数转换电路U2的管脚5和管脚6。模/数转换电路由U2组成，U2在单片机的控制下分时完成每一路的模/数转换，接着把模/数转换后的数据通过管脚16送入单片机。上述的U2采用TIL2543型号。

参照图3，它是本实用新型的单片机核心电路原理图，它由时钟电路和单片机U1组成，时钟电路包括晶体X2和电容C6、C7。时钟电路作为单片机的外围电路，其作用是给单片机提供时钟信号，而单片机是整个机床有效参数记录仪的核心，它的主要任务有：1)、从IC卡中读取编码，确认操作者的合法性，并对动力电源做相应的控制。2)、控制模/数转换电路U2进行模/数转换，并从U2接收转换后的结果数据，进行计算和判断后进行存储。3)、必要时把内部存储器保存的数据复制到IC卡。时钟电路产生时钟信号并送入U1的管脚4和管脚5，U1通过管脚3和管脚8分别与数据保存电路的U5和U4的管脚5和管脚6连接，进行双向通信。U1需要控制电机电源时通过管脚15和管脚13给U6的管脚1和管脚2发送需要控制的编码。上述的U1采用89C2051型号、U6采用74LS393型号、U5采用AT24型号、U4采用AT24卡。

参照图4，它是本实用新型的控制驱动及保护电路原理图，它由计数器U6、电阻R11、二极管D4、三极管T4和继电器B1组成。当单片机需要进行控制时，把所需的编码送入U6的引脚1和引脚2，由引脚6输出经过电阻R11和三极管T4组成的驱动电路带动继电器B1动作，控制机床的电机动力电路，二极管D4的作用是泄放继电器B1的反电动势，保护三极管T4。

参照图5，它是本实用新型的数据保存电路原理图，它由内部存储器U5和外部存储器U4组成，使用标准串行总线与单片机线连接，即通过各自的引脚5和引脚6分别连接到U1的引脚3和引脚8，它们均从单片机接收数据，并在单片机的控制下存储，它们均为非易失存储器，确保机床有效参数记录仪的各种参数和测量数据的安全长期保存，且互相备份。U5采用AT24型号器件，U4采用AT24型号IC卡。

参照图6，它是本实用新型的异常复位电路原理图，它由定时器U3、放电三极管T1、复位三极管T6及二极管、电阻、电容组成。虽然在软硬件设计时，对设备的稳定工作均作了非常细致地考虑，但由于该装置一般安装在车间内，其电磁环境比较恶劣，根据实际经验要做到绝对稳定，不出现问题是不可能的，关键是在收到强干扰、出现问题时，要在人感觉不到的、最短的时间内记录仪就能自动恢复正常工作，所以要另加微处理器外部异常复位电路，来保证该记录仪在恶劣环境中十分可靠的工作。该异常复位电路的放电输入CLR与单片机U1的引脚14相连接，U3的引脚3经电阻R10与三极管T6的基极连接，T6的发射极与U1的引脚1连接。微处理器外部异常复位电路的作用是：当微处理器正常工作时，单片机U1自动定时通过引脚14控制放电电路进行放电；当单片机U1工作异常时，如单片机死机或程序飞离正常轨道等，则单片机就不能定时控制放电电路进行放电，此时复位电路就会起作用，强行复位微处理器，使它正常工作。上述的U3采用NE555型号，T1、T6采用9013型号。

Claims

1、一种机床有效参数记录仪，它包括单片机核心电路，其特征在于还包括门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路、控制驱动及保护电路、数据保存电路和异常复位电路；单片机核心电路通过数据保存电路，读入IC卡数据，通过控制驱动及保护电路控制接通机床的动力电源，该单片机核心电路通过门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路接收来自电流、霍尔和热释电传感器的信号，实时的采集机床的工作状态以及运行参数，并存入数据保存电路中的内部存储器和外部存储器IC卡中，供生产管理系统使用。

2、根据权利要求1所述的机床有效参数记录仪，其特征在于所说的门限设置、电流/电压转换、滤波及模/数转换电路由门限设置电路、电流/电压转换和滤波电路、模/数转换电路三部分组成；门限设置电路有三路，其中由电位器RR1，电阻R21、电容C11和稳压二极管D6组成第一路，通过调节电位器RR1来调节门限的高低，并以此作为单片机判断输入信号是否越线的标准；电位器RR2，电阻R22、电容C12、稳压二极管D7和由电位器RR3、电阻R23、电容C13、稳压二极管D8分别组成了第二路和第三路；电流/电压转换和滤波电路也分为三路，其中电阻R24、R27和电容C14组成第一路，从电流、霍尔或热释电传感器传来的电流信号，通过R27的作用转换成电压信号，然后通过由电阻R24和电容C14组成的滤波器滤除高频干扰后，输送给模/数转换电路U2的管脚4；由电阻R25、R28、电容C1 5和由电阻R26、R29、电容C16分别组成了第二路和第三路电流/电压转换和滤波电路，其输出信号分别送给模/数转换电路U2的管脚5和管脚6；模/数转换电路由U2组成，该U2在单片机的控制下分时完成每一路的模/数转换，并把模/数转换后的数据通过管脚16送入单片机。

3、根据权利要求1所述的机床有效参数记录仪，其特征在于所说的控制驱动及保护电路，它由计数器U6、电阻R11、二极管D4、三极管T4和继电器B1组成；当单片机需要进行控制时，把所需的编码送入U6的引脚1和2，由引脚6输出经过电阻R11和三极管T4组成的驱动电路带动继电器B1动作，控制机床的电机动力电路。

4、根据权利要求1所述的机床有效参数记录仪，其特征在于所说的数据保存电路，由内部存储器U5和外部存储器U4成，使用标准串行总线与单片机线连接，即通过各自的引脚5和引脚6分别连接到U1的引脚3和引脚8上，它们均从单片机接收数据，并在单片机的控制下存储。

5、根据权利要求1所述的机床有效参数记录仪，其特征在于所说的异常复位电路，由定时器U3、放电三极管T1、复位三极管T6及二极管、电阻、电容组成；异常复位电路的放电输入端与单片机U1的引脚14连接，U3的引脚3经电阻R10与三极管T6的基极连接，其发射极与U1的引脚1连接。