一种基于单片机的板材真空吸附堆垛控制装置

崔冰

摘要：单片机具有相应速度快、学习成本低、功耗低、对恶略环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，但在工业生产中的应用较少，本文介绍的是一种基于单片机的优化工业生产的系统设计，用C语言编写出电磁阀控制程序，通过单片机的高速相应特性，替换老式AUTOMAX系统部分功能，更精确的控制工业生产。

关键词：单片机；编程；电磁驱动；堆垛

一、背景技术

中铝瑞闽股份有限公司从德国Frohling公司引进的横剪机列利用真空堆垛系统进行板材的堆垛。但是经过20年的使用，老式的堆垛控制方式对硬件的依赖严重影响设备稳定，以及准确度已经无法满足目前的生产任务。本文在传统的控制系统的基础上进行改进，加入微处理控制，通过快速响应芯片将堆垛精度提高到80毫秒以内，完全地避免了板材在堆垛过程中所发生的损伤/划伤，保证板材的表面质量，同时极大的降低了设备对于硬件的依赖，降低了设备维护成本，是一种既经济又容易复制的控制方法。

二、具体实现

（1）控制方式利用89C51芯片，利用芯片提供的输入点检测AUTOMAX系统给出的动作信号，控制堆垛机的8组电磁阀，同时控制堆垛8个真空吸盘的动作，在利用时间继电器顺序运行以实现多路输入输出可编程控制，摒弃了老式一对一的控制方式。具体电气控制圖如图一所示。

（2）控制方式主要过程：堆垛控制就是通过真空传送带把板材运送到相应的垛台上，然后释放真空气阀，使带材落到垛板小车上。真空气阀与相应的真空腔相连，正常情况下，真空气阀不动作，真空腔封闭，形成负压，对板材形成吸力。真空气阀动作时，气阀旁通，真空腔与大气相连，负压消除，释放板材，如图二所示。

（3）要保证带材的准确堆垛，需要对带材的释放时间进行精确控制，将带材的下落时间设定为三个时段，第一时段在程序中添加10ms防抖动触发；第二时段为真空气阀动作启动状态，气阀线圈施加直流24V电压、时间保持为50ms；第三时段为电磁阀关闭时间，因氣阀硬件回弹需要固定时间，为了保证稳定关闭时间设为20 ms；同时在控制电路增加电子元器件进行了优化消除干扰，具体程序实现见图三。由于带材下落时受空气阻力影响形成拱形，导致带材擦划伤，影响产品成品率。所以将堆垛多个真空吸盘集成在统一电路板触发，并对每个真空吸盘动作顺序进行时间间隔控制，提高产品质量，具体改善效果见图四。

三、结论

经设备改造后横剪堆垛效率大幅提升，同时减少了维护人员的工作量，在成品率方面，较以往的系统提高20%，目前连续生产使用时间6个月，设备稳定，下一步我将继续修改程序，希望在安全方面进一步提升稳定性。