关键词：单片机 自适应控制 送料装置
Adaptive Control of Single Chip Microprocessor
for Feeding System of Punch Press
Liu Qunshan Li Zhiyong Wang Yong
Abstract This paper introduces a simple economical single chip microprocessor adaptive control system. The system is used to achieve adaptive control of the feeding system on a punch press. Satisfying the result obtained is desirable.
Key words:single chip microprocessor; adaptive control; feeding system
某厂生产的医用铝瓶盖采用铝带料，在冲床上通过落料—拉深复合模，在一次行程中制成的。其自动送料装置都采用前双辊支撑、后双辊拉料方式。后辊的间歇旋转运动取自冲床曲轴的动作，靠连杆、棘轮-棘爪机构实现。然而，某些冲床受结构限制，外引这一机构较困难，故我们采用了单片机控制的步进电机带动的自适应送料装置。
1 控制系统的组成
控制系统如图1所示，选用了当今的51系列单片机AT89C2051，它管脚少（仅20个），外围电路简单，而功能很强，除带有双向串/并口、两个16位内部定时器外，还带有2K电可擦写的闪速EPROM（用于控制程序的驻存）、128字节的RAM（用于数据的存放）。外接晶振频率可高达24MHz，使单条指令的运行时间仅为0．5～1μs，可用于快速实时控制场合。外接电源为3～6V，适应性强。另外，价格低廉，非常适合制作小型控制系统。
图1 控制系统电路原理
本系统中的拨动开关用于设定送料的长度；S为冲头行程开关，用于冲头落下再抬起时给单片机发出开始送料信号；MC1413为驱动器，以提供给光电耦合器发光二极管足够的工作电流；G为光电耦合器，以隔离强电对单片机的干扰；M为步进电机。
2 控制系统工作原理
该系统上电后，首先置初始状态，并从拨动开关中读取送料长度的设定值，经计算转换为步进电机的转动步数后存入RAM中，使其作为步数存贮器。确认冲头落下并抬起后，单片机发出脉冲信号，经功率放大，驱动步进电机转动。该系统用软件构成环形分配器，并自动进行升降速处理。当步进电机转动步数等于步数存贮器内的数值时，步进电机停止转动，等待下次冲头的落下后又抬起信号。程序框图如图2所示。
图2 单片机工作的程序框图
送料长度的调整，要求在断电状态下进行，通过扳动拨动开关来完成。
3 步进电机及其驱动（功放）
该装置选用了75BF003步进电机，3相、4A，步距角1.5°／3°，zui大静转矩为0.882N*m，空载起动频率为1250Hz。
步进电机驱动采用斩波恒流功率放大电路。图3所示为其一相，其中W为步进电机绕组，VT为大功率MOS场效应晶体管，RS为检测电阻，CP为比较器（当RS上的电压超过由电位器RP设定的电压时，输出跳变为高电平），F1为与非门，F2为反向驱动器，R1、D为VT关断时W的能量泄放电路，R2、C为VT的保护电路。这种功放电路简单、效率高、输出转矩大、运行频率高。
图3 斩波恒流功率放大电路
4 辊式送料机构
该机构工作原理如图4所示。后辊用45钢制造，外表面滚花，以增大摩擦力，确保送料精度。其中的下辊与步进电机的输出轴相连；上辊在弹簧作用力下压在废料及下辊上。前辊起张紧、定位作用，采用橡胶金属复合辊，并打光处理，以防损伤铝带料表面。这种机构简单、实用。
图4 辊式送料机构工作原理
5 特点
该单片机控制的冲床送料装置具有以下优点：
（1）结构紧凑，控制电路硬件少。
（2）抗*力强，能适应冲压车间的环境。
（3）性价比高。
（4）控制部分采用了升降速处理，可以有效防止步进电机失步。
（5）送料长度可宽范围调节。
（6）图1所示控制系统本身可作为可编程控制器，能用于其它工业控制系统中。
