毕业设计（论文）-单片机在对开滑动轴承精镗机床控制中的应用.doc

毕业论文单片机在对开滑动轴承精镗机床控制中的应用专 业：电气工程与自动化 班 级： 2008级姓 名： 摘 要本毕业设计论文在分析该类工件加工工艺过程和加工专用设备结构和工作原理的基础上讨论了采用PLC对控制系统进行技术改造的过程并对设备技术改造相关技术问题予以说明。通过对轴瓦专用精镗机床加工工艺要求和加工工作过程的分析及完成加工个工步对控制系统功能要求的分析，通过对加工设备机、电、液个功能部件的组成结构和工作原理的分析，设计基本要求就是在单片机控制管理下，由高速切削并配合传感器采样、判断、低速调整的机电一体化主体运动系统实现可靠且高效的定向停止，同时协同机床电液传动系统实现真正意义上的半自动加工循环。关键词： 轴瓦专用精镗机床、PLC控制系统、传感器采样参考文献：机械加工技术手册北京出版社金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社机械传动设计手册上、下册煤炭工业出版社金属切削机床概论机械工业出版社机床夹具设计上海科学技术出版社数字电路北京出版社使用电子软件：Protel 99 SE电子电路仿真软件、机械设计手册（软件版）V3.CAXA电子图板目 录1设计内容概要31.1工艺设备的关键技术问题31.2工艺设备的历史状况简析31.3毕业设计的基本内容和意义52 机床工作原理72.1 机床的组成72.2 机床液压系统的组成和工作原理82.3 角位置检测原理103电气技术改造设计113.1 主轴角位置调整方法及部件改装113.2控制系统改造方案选择133.3 输入信号及输出信号的配置173.4单片机扩展系统组成及系统强电电路设计221设计内容概要1.1工艺设备的关键技术问题对开滑动轴承是各类内燃机中的重要工作部件，轴承内孔精镗加工是该类产品工艺流程的最后关键工序，内孔精镗加工设备通常采用机电液一体化的专用镗床，加工过程中的工件夹紧、快进、工进、快退、工件松开等运动均由液压系统执行完成，镗削结束主电机停止时应进行刀具角位置检测、调整，在刀具切削刃位于允许的退刀角位置范围内时执行退刀操作，主轴定向制动退刀问题显然是本工序提高加工质量和工作效率的技术要点。本毕业设计论文在分析该类工件加工工艺过程和加工专用设备结构和工作原理的基础上讨论了采用PLC对控制系统进行技术改造的过程并对设备技术改造相关技术问题予以说明。1.2工艺设备的历史状况简析回顾轴承内孔精镗加工，不同企业在生产中使用过多种不同类型的专用机床，加工结束后的主轴定向停止控制同样存有若干种不同的方式方法。例如曾经在许多加工企业长期广泛使用的人工主轴角位置观察调整，每一次镗削结束，主轴停止并制动后由操作者目测观察刀具和加工半圆表面的位置关系，若刀具刀位点恰好脱离加工表面，则可手动换向操作使工作台返回加工起点，否则即由人工手动的方式盘动主轴镗刀杆，使刀具转动到非加工区域，然后再执行退刀返回操作。 毋庸置疑这种角位置判断调整方法完全依赖加工者的熟练程度和工作态度，虽然设备简单，加工成本低，但是很高的劳动强度和极低的工作效率已注定该方法是原始的落后的工艺方案。主轴电机配合角位置传感器的点动调整方案在国内许多轴瓦加工企业曾经使用过一个阶段，该方案的特点是在主轴尾端设置安装角位置传感器（例使用光电式角位置传感器、感应式角位置传感器、霍尔磁场式角位置传感器等）镗削结束，主轴停止并制动后首先由传感器检测主轴角位置，若刀具刀位点位于非加工表面，则自动换向使工作台返回加工起点，若检测结果是刀具切削刃位于加工表面内，检测信号立刻驱动执行主轴点动、制动，刀具角位置的再次检测，力图以这样的方式使刀具脱离退刀禁止状态，但是由于主轴电机的极高转速（约3000r/min），点动后的随机状态将导致刀位点的不确定性，若检测的结果仍然是刀位点位于已加工表面，则再一次执行下一次的点动调整操作，可以清楚地看到该方案显然是以牺牲加工效率为代价而勉强换取加工自动化和降低劳动强度，由于调整方案的粗糙、不合理和非人性化而不具有使用价值。模拟数控机床主轴准停控制方式的调整是模仿移植数控机床中的主轴准停功能机电一体化装置或采用数控机床主轴C轴功能技术措施完成本机床主轴定向停止控制，数控机床的主轴准停功能机构主要应用于刀具库的换刀辅助操作，因其准停定位精度要求较高，所以机构的检测调节和定位止动系统结构复杂且精度高，技术难度大而成本高，采用这样的措施完成本机床的功能单一的主轴定向停止控制的性价比是很低的。而数控机床的C轴功能是NC系统的旋转坐标轴控制加工功能，使用的圆光栅和光电编码盘等传感器完成角位置检测，反馈，再由NC系统完成联动插补轨迹控制实现工件轮廓切削加工，其工作精度和控制要求远远高于本机床工作工艺要求，并且结构复杂价格昂贵，显然仍是高成本低效益的控制方案。这些方式虽然可以完成镗削后主轴角位置调整控制任务，但作为专用设备和特定工艺的控制要求加以应用均存在一定的技术缺陷，其中人工观察调整必然是费时费力低效且安全性差的方案；主电机点动调整方式显然是以牺牲工作效率为代价而换取加工过程自动化的不实用的控制方案；而移植数控机床中的主轴准停功能或采用主轴C轴功能技术完成本机床的功能单一的主轴定向停止控制则又是高成本低效益的控制方案。由此分析可见，必须采用可靠、高效、低成本的主轴定向停止控制方法才是优化本机床控制系统的关键技术环节。并且该方案要适应特定的控制精度要求以求得结构简化，技术改造成本低廉，具有较高的性能价格比。1.3毕业设计的基本内容和意义本毕业设计方案的设计要点是在指导教师的总体设计改造方案条件下，通过对该轴瓦专用精镗机床加工工艺要求和加工工作过程的分析，通过对该机床工作流程的分析，通过对该机床完成加工个工步对控制系统功能要求的分析，通过对加工设备机、电、液个功能部件的组成结构和工作原理的分析，通过对各种控制方案的控制特点，系统功能，控制能力和控制精度水平，系统组成结构的复杂性和难易程度、技术含量、可靠性和稳定性、安全性能和经济性的综合分析，制定编写切实可行，性价比高，安全可靠且技术含量高稳定性好的控制系统方案，在通过对设计方案的进一步论证，查阅相关资料，咨询指导教师，对方案进一步改进完善，进一步提高方案的理论上的正确性和完整性，然后绘制机械改造部件的装配图工作图样，绘制改造后的机床液压系统工作原理图，绘制控制系统硬件部分原理图工作图样，绘制控制软件流程图和用户控制程序控制梯形图，在设计方案基本完整和设计图样绘制结束的基础上，撰写设计论文，论文撰写力求条理清晰，论据充分，表述全面完整，所有的技术改造设计内容和技术条件均进行充分细致的讨论分析论述，相关技术数据和设计工作参数应列出明确条理的数据表格，尤其是对控制系统改造设计采用的单片微型计算机部分的硬件系统设计和软件程序的设计内容、控制原理、组成特点、软件结构程序流程基本思路等关键技术部分的关键内容和要点，在论文中更必须认真条理的予以论证和说明。所达到的设计基本要求就是在单片机控制管理下，由高速切削并配合传感器采样、判断、低速调整的机电一体化主体运动系统实现可靠且高效的定向停止，同时协同机床电液传动系统实现真正意义上的半自动加工循环。通过本次毕业设计论文的撰写，有助于将在校学习三年所学的基础课专业基础课和专业课等学科知识进行一次综合系统的联系，并通过这样的综合联系而将本专业的知识结构体系理顺和融会贯通，明确理解本专业的学科特点和专业方向，本专业的当前技术水平和前沿学科状态及发展趋势和技术走向，为即将走向工作岗位进入专业定位和专业发展奠定良好基础，总之，通过本次毕业设计论文的撰写，确实在三年的学习最后阶段用最耀眼、最鲜艳、最绚丽的色彩画上一个光彩夺目、色彩斑斓圆满的句号。2 机床工作原理2.1 机床的组成剖切滑动轴承（即轴瓦，对开滑动轴承）内孔圆柱表面精镗加工专用设备在国内大多数轴瓦行业基本均使用卧式结构布局的液压传动专用镗床，这类机床主要由床身、镗削主轴箱、工作台、镗削工艺装备液压夹具、机床液压传动系统、检测装置和电气控制系统等部件组成，其中镗削主轴箱目前高档的加工设备已升级为为静压主轴支承结构以确保镗削质量，而中低档的加工机床则使用单油契动压滑动轴承主轴支承结构或使用双列短圆柱滚子轴承构成机床主轴支承，检测控制系统一般位于机床主轴的尾端，采用的角位置检测器件多采用感应检测传感器件或光电检测传感器件，（完全没有必要采用价格昂贵的高精度高分辨率的角位置检测传感器，例如圆光栅，光电编码盘圆感应同步器等）改造后的控制系统中包括PLC控制单元和机床强电工作部分。机床组成简图见图1。图1 机床组成结构原理图1监测装置 2主轴电机及调整装置 3主轴箱 4工进终点位置开关 5镗杆6刀具7工进点位置开关8夹紧油缸9镗削夹具10工作台11碰块12起点位置开关13床身 14进给油缸2.2 机床液压系统的组成和工作原理为提高加工效率并减轻劳动强度，目前该类机床的加工过程循环及工件夹紧松开机构操作均采用液压传动工作方式，并通过电液联合控制实现半自动循环。为使夹紧压力稳定以保证加工质量和工作安全性，系统中夹紧油缸的工作压力由系统工作压力经减压阀二次调节后提供。2个压力继电器的作用是向PLC控制系统提供系统系统工作压力和夹具的夹紧压力信息，以确保加工过程中进给速度稳定，正常的快进快退速度及加工中的人生安全和设备安全。在工件夹紧液压回路中，为防止加工中因阀用电磁铁意外失电使油路换向而造成夹具松开从而引发人生设备事故，特别地将该回路设计成阀用电磁铁得电松开工件、失电夹紧工件的工作方式。液压系统原理图见图2。液压系统原理图21-二位四通电磁阀 2镗削胎具 3工件 4压板 5夹紧油缸 6终点位置开关7工进点位置开关 8工作台 9起点位置开关 10导轨 11碰块 12进给油缸 13三位四通电磁阀 14夹紧压力继电器 15减压阀 16溢流阀 17系统压力继电器 18调速阀 19二位二通电磁阀 20油泵 21滤油器 22联轴器 23三相异步电机 24油箱当液压泵启动后，若供油系统正常，当系统工作压力达到溢流阀的设定压力时，压力继电器KP1激活动作，其常开触头动作闭合，并将该系统压力正常信号经PLC的X14输入点送至PLC。PLC控制系统首先在初始化阶段驱动工作台返回加工起点SQ1处，SQ1的常开触头闭合信号使夹紧油路二位四通电磁阀的电磁铁DT4得电，夹紧油路的二位四通电磁阀换向，夹紧缸活塞上行，驱动夹具松开，进入工件装夹准备状态。在操作者将工件放置于夹具中的正确位置并按下加工启动按钮SB3，则DT4失电油路换向，夹紧油缸活塞下行将工件夹紧，当夹紧缸工作油腔压力上升至设定的夹紧压力时；夹紧缸上腔的夹紧压力将使夹紧压力继电器KP2激活，KP2的常开触头闭合，KP2的继电器动作信号经X15输入PLC，使三位四通电磁阀的电磁铁DT1得电，油路换向，其右位机能使进给油缸活塞左行，驱动工作台向左，油缸左腔的回油经二位二通电磁阀直接回油箱，工作台拖动夹具系统向左执行快进运动；当工作台上的碰块11触及工进点位置开关SQ2时，二位二通电磁阀的电磁铁DT3得电，切断了进给油缸左腔的直通回油油路，左腔的回油仅可通过调速阀18回油箱，向左的进给速度受调速阀控制而下降至设定的工进速度，同时主轴电机启动，进入工作进给和镗削加工，当左行至左极限位置镗削结束时，碰块触及左极限终点位置开关SQ3，该信号使DT1失电，向左的运动停止，DT3失电回油路又转换为直通、 主电机停止并制动；此时控制系统进行主轴角位置检测和调整，当检测到或调整到主轴角位置正确即刀具切削刃位于设定的非加工区域内时，叫位置检测正确信号触发DT2，进给油缸左腔进油，右腔经二位二通电磁阀直接回油，工作台快速右移快退，当碰块触及加工起点的位置开关SQ1时，DT2失电工作台静止，DT4得电夹具松开，一个工作循环结束。2.3 角位置检测原理镗削结束退刀之前的主轴角位置检测方法很多，由于本专用镗床退刀时允许刀具停止状态的角位置区域范围较大，检测精度及控制要求较低，因此不需要使用具有柔性功能高精度高分辨率的角位置传感器，综合考虑检测要求、检测精度及技术改造的经济性，实用性和可靠性，拟设计采用图3所示的光电传感方式的角位置检测装置。在主轴后端固定安装一光电检测盘，该盘采用高强度透明有机材料，检测盘的200范围扇形区域涂黑而成为不透明状态，装配在主轴上时应使刀具切削刃位于160透明扇形区的中心线角位置处，检测光源和光电继电器组件分别位于该盘两侧的图示位置。按图示位置关系可知，在镗削结束主轴电机制动后，若刀具位于上半周160角度范围内时，经聚焦后的光束可穿透光电检测盘的透明区域而使光敏继电器激励，该信号触发DT2产生退刀运动，因而可确保退刀时刀具刃口不会和位于下半周的已加工表面发生干涉；否则若刀具位于下半周加工区角范围内，光源光束被涂黑区域遮挡，该非激励状态信号会启动执行角位置调整操作，直至刀具角位置正确后才可获得光电继电器激励信号而产生退刀运动。图3 光电检测装置原理图1光源 2聚光镜 3光电检测盘 4光电继电器 5主轴 6刀具 7胎具 8工件 9压板3电气技术改造设计3.1 主轴角位置调整方法及部件改装由上述分析可知，退刀前在检测到角位置错误状态信号时必须进行角位置调整，如前所述曾经使用过的角位置调整方法均存在一定的不足和缺陷，角位置调整的正确思路应该是以较低的角速度执行角位置调整，调整过程中同步进行角位置检测，一旦检测到刀具进入允许退刀的非加工表面家位置区域的临界边缘时，检测信号立即停止角位置调整运动，并且开始执行工作台向右的退刀运动。一种较经济、实用可靠的结构方案原理如图4所示。该装置分别使用主轴电机和小功率的调节电机独立完成镗削加工驱动和低速小功率的调节驱动，两种不同的工作内容由传动装置中的电磁离合器实现二者工作状态隔离和切换。由于调节运动必须使用转速很低的转动，所以在装置中设置了减速比极大的谐波减速器，由谐波减速器将调节电机的高转速减至很低的调节速度输出。使主轴得到大约每分2030转的低调节转速。镗削加工时，电磁离合器3失电分离，调节电机5停止，主轴电机2运转，其高切削转速经三角皮带轮传输至镗头主轴进行镗削加工，此加工状态不会对电磁离合器右侧的低速调节部分产生任何影响和干涉；在刀具角位置调整时则主轴电机2停止，调节电机5启动运转，电磁离合器3得电结合，则电机5的高转速首先经谐波减速器4减速，产生约20转/分的低调节转速，再经已结合的电磁离合器3和主轴电机2的转子并通过三角皮带轮将调节速转动送至镗头主轴，在主轴调节转动的同时控制系统同步启动检测装置进行角位置检测，一旦刀具转入退刀允许的角范围内，则光电继电器的激励信号停调整电机5，电磁离合器4失电分离，同时DT2得电驱动进给油缸活塞右行退刀。由于调节转速很低，在退刀过程中镗杆因惯性所致的转动幅度很小，在整个退刀过程中确定刀具不会进入已加工区域，因而可确保刀具不会和已加工表面发生干涉。在工作台碰块触及起点位置开关SQ1时，DT2失电工作台静止，同时DT4得电夹具松开，一个加工循环完成。本角位置调节机械系统结构具有二个特点：第一 采用大减速比的谐波减速器，单级齿轮传动比可达50500，并且具有承载能力大，传动精度高，齿侧间隙小，传动平稳，效率高，体积小，重量轻等显著技术优势，机构中通过谐波减速器可简单且方便地获得约20r/min的很低的调节转速，从而避免因调节转速过高而难以控制使刀具确定的调整至非加工表面角位置区域，而且同轴输出，结构简单，装配调试方便，技术可行且性价比高。第二 结构中的电磁离合器可以可靠的结合或分离调节驱动速度单元和加工驱动速度单元，分离时加工速度单元正常输出高速切削转速至主轴箱完成镗削加工，结合时主电机停止且调节电机启动，调节电机的高转速由谐波减速器减至约20r/min，经结合的电磁离合器和主电机的自由状态的转子传输至主轴箱，完成低转速角位置调节。3.2控制系统改造方案选择较早时期的该类机床控制系统较多地采用继电器控制装置，由于此类装置体积大，接线复杂，功能固定，体积大，功耗大且故障率高可靠性差，故本机床控制系统设计不予考虑；本机床控制系统的应用特征是机电一体化系统的顺序控制的典型实例，机电一体化是机械加工制造业的发展主流方向，如同本例，加工设备组成和过程控制既包含有精密机械设备，机床液压系统，机床夹具和工装设备，又包含有液压系统的自动顺序控制，机床电器控制，直线运动位置传感检测，旋转部件的教位置传感检测，和满足加工工艺要求和机床基本调试要求的全过程的系统自动控制等内容，经对各类控制方式进行对比，综合考虑机床的组成特点，机床加工的工艺要求，考虑控制系统的控制功能，控制柔性功能，系统的可靠性，体积和重量，经济性和综合性价比等种种因素，设计方案中首选拟采用目前控制系统较多采用的且经数十年应用历史考验是十分可行的单片微型计算机（简称单片机）组成该加工机床的控制系统。采用单片机作为本机床的控制器，可充分发挥其体积小、高可靠性、功能强、系统组成简单方便等技术优点，充分强化了机床的机电一体化功能，提高了机床的智能化和自动化水平。将检测技术自动控制技术和单片机的柔性控制功能相结合，在配合机床液压传动系统和角位置调节装置的高效可靠的执行功能，必然可使该机的镗削加工过程工作于最佳状态，确保该工序的镗削加工工序质量和整机加工效率。3.2.1单片机控制系统的技术特点单片机在机电一体化机床等加工设备中的应用目前已是面广量大且日趋广泛，国际上从20世纪70年代开始，国内从20世纪80年代开始以来，单片机已广泛的应用于工业领域的许多方面，对众多行业的技术改造和产品更新换代、新产品开发研制及技术进步起到了十分重要的推动作用。单片机构成的控制系统和一般的微机控制系统、继电接触器控制系统及其他控制器相比，具有如下一些技术特点：（1）控制功能强大MCS-51系列单片机指令系统丰富，尤其是极具特色的位操作指令（布尔处理类指令）和使用十分灵活的控制转移类指令特别适合机电一体化系统控制的程序设计，CPU可以自身具有的I/O接口直接进行输入输出操作、开关量方式的位操作、数据传送以及算术逻辑运算等，指令执行速度快（单周期指令可达1微秒），运算速度高，具有特别强的实时控制处理功能，对加工过程中的意外情况产生的随机中断请求信号课呈现高速相应处理态势。（2）可靠性理想单片机的片内CPU访问存储器I/O接口的信息传送总线（AB-地址总线，DB-数据总线CB-控制总线）绝大多数在芯片内部完成，极少受到外界干扰，而且由于单片机系统体积很小，在应用现场电磁干扰等环境状态较为恶劣时，可以方便的采取对系统进行电磁屏蔽等抗干扰技术措施，现场应用经验表明单片机在工业现场应用的可靠性的确较一般普通的微机系统高出许多。（3）开发应用方便由于单片机内部功能部件较为齐全且功能强大，系统扩展方便，因而应用系统的硬件设计非常简单，再有现在已出现多种多样的单片机开发系统和开发工具，这类产品大都具有很强的软硬件调试功能和辅助设计手段，可以极大的缩短单片机应用控制系统的开发研制周期，为单片机的应用开发提供了理想的环境平台。（4）控制系统的性价比高因为单片机的硬件部件资源丰富，价格低廉，系统功能强大，应用系统的硬件极为简单，接插件少且系统印刷电路板面积小，开发工具仿真功能提供的软件开发优质服务，安装调试简单等一系列原因，使得单片机控制应用系统的功能强大完善且系统成本较低，事实证明系统的性价比远远高于目前常见的各类控制系统。（5）体积小、重量轻、易于产品化单片机片内已包含有计算机的基本功能部件，可与满足大多数机电一体化设备控制系统对硬件的功能要求，控制系统硬件组成结构十分简单且系统结构尺寸紧凑、体积小。因开发研制快捷，周期短，易于快速转化为技术成果，转化为生产力。正是由于单片机在自动控制系统中的应用具有许多理想的技术优势，所以众多应用实例已充分证明单片机应用于机床技术改造尤其是应用于以开关量为主的控制系统改造的确是理想的选择方案，事实上单片机在传统机床技术进步控制系统改造中的应用已日趋广泛。其应用的领域日渐扩大，从加工设备的单机自动化到生产线的自动化，FMS应用，单片机均担任着十分重要的技术角色，其技术意义和控制优势在现代化大生产的自动控制和管理领域中势必发挥出更为重要的作用。3.2.2控制系统单片机的选型在系统研发之前首先要进行单片机的机型选择，作为应用设计选型只可能市场能提供的单片机机型中选择合适的机型，选择单片机机型从技术角度主要考虑以下几个方面：（1） 单片机的性能特点根据所开发的系统的控制要求和特别的技术要求，根据目前市场供货货源单片机的性能说明选择最容易实现系统控制要求和控制技术指标的机型机种，而且应兼顾单片机的价位，力求达到较高的技术性价比。单片机的性能应着重考虑片内资源、系统扩展能力、运算速度和可靠性等技术指标。（2）研发周期因素在进行机型选择时，还需考虑所选的机型设计者对其性能和技术指标是否熟悉，是否可以尽快对其进行研发设计，另一个需考虑的重要因素为是否具有该机型相对应或相兼容的开发工具，不言而喻，具有性能优良的开发工具，的确可以为设计者高速度高质量的完成系统的软硬件开发提供相当有利的开发环境。（2） 市场资源和货源供货状况作为控制系统技术改造设计者尤其是新产品开发研制设计者，所选的单片机机型必须有充足稳定的货源和理想的供货渠道，目前国内市场常见的单片机有IntelMotorolaPhilips NECNS等公司的单片机产品。3.3 输入信号及输出信号的配置3.3.1输入信号及输入器件该机床加工功能所要求的输入信号应包括控制按钮、位置开关、压力继电器、光电继电器、主电路中的热继电器等开关量信号，另外还需设有急停按钮以策加工安全。为提高系统可靠性，减小非操作干扰因素的影响，全部采用开关量电器的动合触头作输入信号。输入信号的硬件处理方式设计为：（1）因为所设计的单片机控制系统自身就是一个扩展系统，那么仅有P1口作为准双向I/O并行接口，而P0口已作为片外的数据总线和低8位地址总线，P2口作为片外高8位地址总线，P3口的部分口线作为控制总线使用。由于硬件条件限制，所以系统扩展一片8位缓冲器74LS244作为单独的输入口使用，该输入口的输入信号包括： 工作台原点位置开关信号SQ1 工作台工进变速点位置开关信号SQ2 工作台终点位置开关信号SQ3 加工启动按钮SB3 角位置光电继电器KA 液压泵电机热继电器过载信号FR1 主轴电机热继电器过载信号FR2 夹紧缸加紧压力继电器信号KP2该扩展的输入口所处理的信号中，液压泵电机热继电器过载信号FR1、主轴电机热继电器过载信号FR2和夹紧缸加紧压力继电器信号KP2是3个与系统安全有关的重要信号，在工作中一旦电机过载或加紧油路出现异常而致使加紧压力下降，都有可能引发意外事故，所以设计中将该3个输入信号经与运算后送至外部中断1，这样任何一个信号因工作异常而产生的动作信号都将引至外部中断1（P.3），立即响应并进行中断处理，避免产生意外事故。该部分的单元电路原理如图5所示。（2）系统压力继电器，调节电机的热继电器，电磁离合器的热继电器这3个输入信号分别从系统未使用的P3.1、P3.4、P3.5输入，这样的输入方式及充分利用了单片机的硬件资源，又有效的简化了系统硬件结构，降低了系统硬件成本。（3）考虑加工安全性，必须设置紧急情况下可以产生立即停止一切操作的急停按钮，早出现任何可能引发人生设备事故的现象时，操作者触动该外形较为凸起且为红色的急停按钮，该按钮产生的下跳沿信号被引至高级别的外部中断0（P3.2）在中断响应服务程序中进行停止一切加工操作的指令执行，然后系统进入踏步等待状态并禁止启动加工，只有将故障排除后并手动复位单片机系统（由按钮SB5执行）后才可在此启动加工。图5 扩展输入接口原理图3.3.2 输出信号及输出设备为完成加工工艺要求规定的工作内容并提供必要的动态状态现实信息，该机床输出设备输出信号所控制的外部设备主要包括两个主要部分。即工作执行部件的驱动部分和工作状态的LED显示器驱动部分。工作执行部件的驱动部分由P1口的8根口线直接驱动器驱动信号和工作部件如表1所示，P1口启动电路组成原理如图6所示。图6 P1口驱动电路组成原理图驱动信号 放大驱动部件 驱动部件 被驱动的工作电器 P1.0 固态继电器SSR1 进给阀用电磁铁DT1 三位四通电磁换向阀 P1.1 固态继电器SSR2 退回阀用电磁铁DT2 三位四通电磁换向阀 P1.2 固态继电器SSR3 工进阀用电磁铁DT3 二位二通电磁换向阀 P1.3 固态继电器SSR4 夹具阀用电磁铁DT4 二位四通电磁换向阀 P1.4 固态继电器SSR5 主轴电机接触器KM2 镗削主电机 P1.5 固态继电器SSR6 调节电机接触器KM3 角位置调节电机 P1.6 固态继电器SSR7 离合器接触器KM4 电磁离合器 P1.7 固态继电器SSR8 能耗制动接触器KM5 镗削主电机能耗制动 表1：74LS377的驱动信号和驱动工作部件对加工中的各个工作部件的工作状态和机床正常运行状态或机床故障状态的显示，系统设计了8个LED显示器，进行机床状态的动态显示，由于扩展系统单片机自身的接口数量有限，故系统设计扩展了8D锁存器74LS377作为机床的显示接口，该接口的驱动信号和显示工作部件如表2所示，扩展接口的显示驱动电路原理如图7所示图7 扩展接口的显示驱动电路原理如图表2 P 1 口的驱动信号和驱动工作部件设计安排输入输出点时，应在满足控制要求的前提下注重考虑系统的性价比，从而减少系统硬件的投资成本以获得最大的技术经济效益。本系统则是尽可能的直接充分使用单片机自身