[doc格式] 卷烟包装机铝箔纸自动涂油控制系统的设计

1、卷烟包装机铝箔纸自动涂油控制系统的设计2008往第10期仪表技术与传感器instrumenttechniqueandsensor2008no.10卷烟包装机铝箔纸自动涂油控制系统的设计赵虎(西北第二民族学院,宁夏银川750021)摘要:为了解决卷烟包装机铝箔纸人工涂油存在的缺陷,基于mcu,lcd以及电磁阀控制技术,设计了一种全自动铝箔纸涂油控制系统.该系统可根据不同铝箔纸材质,实时调整涂油量,并通过自动计数烟包的数量来控制涂油的频率.该系统通过控制电磁阀开闭的时间来控制涂油量,该控制方法简便,在实际应用中取得较好的经济效益和节能效果.关键词:单片机;卷烟包装机;铝箔纸;涂油中图分类号:tp2

2、3文献标识码:a文章编号:10021841(2008)10008003designofauto-oilingaluminumfoilpapercontrolsystemforcigarettepackerzhaohu(thenorthwestsecondnationalinstitute,yinchuan750021,china)abstract:inordertosolvethedefectofartificialoilingthealuminumfoilpaper,anewauto-oilaluminumfoilpapercontrolsystemwasdesignedbasedonthe

3、technologyofmcu,lcdandelectromagneticvalvecontro1.itcanaajustthequantityofoilingaccordingtovariantaluminumfoilpaper,andcontrolthefrequencyofoilingbyautocountingthecigarettepackets.thissystemad-juststhequantityofoilingbycontrollingthetimeofelectromagneticvalveopeningandclosing,thiscontrollingmethodis

4、simpleandconvenient,itobtainsgoodeconomicbenefitandgoodresultofsavingenergyinpracticalapplication.keywords:singlechipmicrocomputer;cigarettepacker;aluminumfoilpaper;oiling0引言目前,国内卷烟行业中使用的进口包装机设备gdx1,gdx2等机型,在生产过程中,对原辅材料的要求比较严格,若使用不合适的原材料就会直接影响产品的质量,有些铝箔纸稍有发脆,在包装过程的折角,折边工序中,很容易被折烂,造成浪费,影响产品质量,也降低了包装机

5、的运行效率.目前,几乎所有卷烟包装机在包装过程中,都采用人工方式(小毛刷)往铝箔纸的表面涂抹油脂,以防折烂,这增加了操作工的劳动强度和操作内容,而且手工涂抹往往不太均匀,影响产品质量的稳定性,达不到产品的高质量要求.为了解决这些问题,提高产品质量,实现卷烟包装零缺陷,研制了以mcuat89c51单片机作为主控单元的卷烟包装机铝箔纸自动涂油系统.该系统能够自动,定量地从油缸里出油,将油脂均匀涂抹在铝箔纸上.1控制系统组成和工作原理1.1系统组成结构图1为铝箔纸全自动涂油控制系统组成结构图,系统由1个控制箱,1个储油缸,2个纸盘位置传感器,1个烟包计数传感器,1路供气电磁阀,2路供油电磁阀及2个涂

6、抹头装置组成.卷烟包装机由于一般不停机工作,所以有2路纸盘供应铝箔纸,1路使用1路备用.选用作用距离2em,输出1trl电平的磁性接近传感器判断左,右路纸盘.包装好的烟包为非金属材质,所以,烟包计数传感器选用输出ttl电平的反射式光电传感器,该传感器安装在包装机出烟口.控制箱以at89c51单片基金项目:宁夏高等学校科学技术研究重点项目资助(2006jy010)收稿日期:20071210收修改稿日期:20080603机为控制核心,由人机接口,显示单元,功率驱动输出单元等组成一套控制系统.阀图1控制系统组成结构图1.2系统工作原理为了能够自动控制涂油量和涂油频率,系统必须有涂油量设定,烟包计数值

7、设置和显示,传感器信号输入,气路和油路电磁阀功率驱动等功能.系统硬件电路主要由2部分组成,包括以at89c51单片机为核心的计数,显示,按钮设置电路,和电磁阀功率驱动电路,系统硬件框图如图2所示.烟包计数传感器直接接在at89c51单片机的rid(p3.4)口,每生产1包烟由at89c51单片机计数器读取1个脉冲信号,计数值决定自动供油1个周期的脉冲数,riu计数值可根据需要,由外部控制按钮设定.当1d计数器完成1个周期的供油脉冲计数时,经延时后使p1口输出一个正脉冲去触发功率驱动电路,打开压缩空气电磁阀(气阀打开的时间常数第1o期赵虎:卷烟包装机铝箔纸自动涂油控制系统的设计81日处嫠生堑q逻

8、辑控制h业,l篮盛箍lint0p0口酾罾项稠壑主堑二厂吨囹位璧器iintiw._r阿斫网外部计数0torel篮壁矍广一at89c5l单片机=:_j左路供油电磁阀pl口嚣fp2口l_二二右路供油电磁阀图2系统硬件框图由t1计数器决定),使压缩空气进入储油缸内,油缸内的油脂在压缩空气的推动下通过排油管,经过左,右供油电磁阀,进入涂抹头装置,通过涂抹头装置上的吸油织物,均匀地涂抹在铝箔纸上.左路和右路纸盘传感器分别接在at89c51单片机的into和int1上,作为左,右铝箔纸盘的选择开关,当铝箔纸盘上方的压纸机械杆压到左盘时,左路供油电磁阀被打开,右路供油阀关闭,油缸内的油脂就会定数地往左涂抹头内

9、供油;当铝箔纸上方的压纸机械杆压到右铝箔纸盘时,右路供油电磁阀被打开,左路供油电磁阀关闭,油缸内的油就定数地往右涂抹头内供油,不工作时不供油.每次供油量的多少,根据不可压缩流体质量流量公式,有q:pq=pdaf式中:为管道中一微小单元面积;为流体流速;p为流体密度.又根据伯努利方程,有一生2jpip式中:p.,p和.,:分别为电磁阀前后流体的压力和速度.由流体连续性方程,有pjv,daf=pjfv2daf=q从以上3个式子可以看出只要改变流体流动的时间,就可以改变流体流过单位面积的质量,同时,流过电磁阀前后的流体质量是不变的.通过以上分析可知,改变定时器t1的值,来控制供气电磁开闭的时间常数,

10、从而改变一次的供油量.一般t1时间常数为0.10.4ms,可根据油质调整.这样就实现了全自动定量的给涂油头供油,油脂便均匀地涂抹在铝箔纸上.2人机接口硬件电路的设计人机接口单元电路是自动涂油控制系统中设定和显示参数值的人机接口,该电路的控制核心是at89c51单片机,由于单片机的硬件资源十分有限,所以,电路设计既要完成系统的设定和显示功能,又要保证不浪费系统硬件资源,做到设计简洁,资源利用合理.人机接口硬件电路如图3所示.人机接口单元电路包括控制按钮输入电路和lcd控制和显示电路,其中,控制按钮输入采用查询式键盘设计,每个按键设置有双功能,在手动设置时一个功能,自动运行时一个功能.显示系统采用

11、162的字符型液晶显示模块,液晶显示具有显图3人机接口硬件电路示质量高,数字式接口,体积小,质量轻,功耗小等优点j.在液晶显示模块的控制电路上,设计了用74ls373锁存器将单片机po口的控制信号和数据信号分时输出,节省了系统资源,用单片机的读(rd)和写(wr)信号通过与非门作为lcd模块的使能信号,这样,在对lcd显示模块进行读写时就不必考虑使能端的控制时序,该设计使得编程方便,电路简洁.3电磁阀功率驱动电路的设计系统的最终执行元件是控制气路和油路的电磁阀,而单片机l/o口的驱动能力有限,不能直接驱动电磁阀,所以必须设计电磁阀驱动电路,设计电磁阀驱动电路的关键就是要用小电流控制大电流,同时

12、,要克服由于电磁阀是感性负载而产生的反相电动势,因此,选取单片机控制继电器,再驱动电磁阀的方式,这时选取合适的继电器驱动器就显得十分重要,选取了高电压,大电流,达林顿晶体管阵列集成电路mc1413,作为继电器驱动器,mc1413具有击穿电压高,内部自带抑制感性负载反相电流的二极管,峰值电流可达500ma,输入与1trl和cmos逻辑兼容等特点.该电磁阀功率驱动电路如图4所示.ct二_-=图4电磁阀功率驱动电路4系统控制软件的设计卷烟包装机铝箔纸自动涂油控制系统中烟包计数,电磁阀输出控制,计数显示都是通过系统软件自动实现的,软件运用51单片机汇编语言编程,实现各功能模块,它主要包括4部分:系统主

13、程序,键盘扫描子程序,中断子程序,显示子程序.82instrumenttechniqueandsensor0ct.2008主程序的功能主要包括初始化,系统自检,中断设置等,主程序处于循环状态.整个系统软件主要完成手/自动的判断,涂油参数的设置,烟包计数和向电磁阀发送状态命令等.系统软件流程如图5所示.图5系统软件流程图5系统实际应用结果该系统在众多拥有gd机型的卷烟厂安装使用,使用过程中大大节省了原材料,提高了产品质量和产品合格率,使得坏包率下降了10%左右,同时提高了生产效率,停机次数明显下降,有时连续工作24h也无需停机,机台操作工人的劳动强度明显下降.企业在油脂消耗上也显着降低,充分达到

14、了节能降耗,合理利用资源的效果.6结束语该设计利用单片机技术结合电磁阀控制技术,实现了卷烟包装机铝箔纸全自动涂油,这种方法利用控制电磁阀开闭时间来实现涂油量的精确控制,使得铝箔纸涂油变得简单,精确和到位.该设计改变了传统的手工涂油自动化程度低,机台工人劳动强度大,涂油不均匀等缺陷,而且操作简单,不需要专业的操作人员,原来的操作工完全可以胜任.通过实践表明:该卷烟包装机铝箔纸自动涂油系统完全可以取代手工涂油,是一种可靠的,自动化程度较高的应用系统.参考文献:1李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1999:100108.2徐科军.传感器与检测技术.北京:电子工业出版社,20

15、07:2052o9.3求是科技.单片机典型模块设计实例导航.北京:人民邮电出版社,2004:981164宋军,李书泽.高速电磁阀驱动电路设计及试验分析.汽车工程,2005,27(5):546549.5曹柏荣,冯运达,瞿丹晨.基于单片机的微碳铬铁快速定硅仪.仪表技术与传感器,2005(5):4951.作者简介:赵虎(1975一),工学硕士,讲师,主要研究方向为检测技术与自动化仪器,信息采集与处理,工业控制技术.e-mail:zhaoh1(上接第75页)传统的c扫描成像发展而来.特征扫描利用计算机全波列采集检测信号,提取和存储许多特征,经信号处理后,按多种特征进行成像显示,特征指超声波形的特性,包

16、括其上升时间,下降时间,脉冲周期和频谱特性等.它除了能检测局部缺陷外,还能对检测信号进行频谱分析和数字滤波,通过各种特征量的提取和重构,能实现缺陷的自动识别,从而提高定量精度.实验通过f扫描对薄铝工件焊缝进行质量诊断,频率为10mhz的聚焦探头,采用水浸耦合,垂直入射法对工件进行检测,结果如图8,图9所示.图8中,所标区域表示焊缝熔合较好.图8工件特征成像一深度图图9中,不同颜色表示不同的回波幅值.如果工件表面平整或者铝板内部均匀,回波幅度应该一样大,颜色应该一致.从图9看出颜色不一致,说明工件表面不平整或内部不均匀.图9工件特征成像一回波幅值图5结束语提出了电磁干扰的硬件抑制方法,并对其进行设计与实现,通过实验取得了良好的效果.同时为开关电路在抑制共模噪声优化设计方面提供了有益参考.另