基于单片机的同步与相位控制

基于单片机的同步与相位控制

包装机械有很多种类，其中枕式收割机是最常用的包装设备。它由切割机构、走纸机构和减速机构组成。由于需要切割相同大小的包装纸，必须在特定位置切割，因此切割机构应与纸上的布局同时且相位相同。同步及相位检测是通过安装在剪切机构睥接近开关和按装在走纸机构上的光电开关来完成的。剪纸刀每剪切一下,接近开关就发出一个低脉冲。走纸机构每走过一张纸包装纸,光电开关也发出一个低脉冲。我们就是通过这两个脉冲来判断二者是否同步。对周期和相位的调整可通过改变走纸机构的速度来实现。走纸系统配有调速用的电磁机构和胀紧机构。电磁机构能改变齿轮的变速比,电磁机构不动作时,齿轮的变速比为50∶50;电磁机构动作时,齿轮的变速比为51∶50。胀紧机构可改变皮带轮的直径。胀紧机构正向动作时,皮带轮直径增加,走纸速度提高;胀紧机构反向动作时,皮带轮直径变小,走纸速度降低。1剪切次数显示我们用单片机89C51来实现同步及相位的控制。电路原理图如图1。89C51的串口配合移位寄存器74LS164,驱动6位BCD码完成剪切次数的显示。光电开关与接近开关的输出信号分别接89C51的INT0和INT1。89C51的P1.0口输出电磁机构提速的控制信号,P1.1口输出胀紧机构提速的控制信号,P1.2输出胀紧机构减速的控制信号。全部输出信号均采用光电隔离方式通过可控硅驱动执行机构。2调整相位误差软件主要由主程序、外部中断程序、定时器中断等程序等组成。对接近开关和光电开关产生的脉冲相位及周期的检测,采用T0和T1来完成。T0和T1总是打开的,T0和T1每中断一次,就将36H和37H单元加1。当接近开关和光电开关发出低脉冲时,分别通过INT0和INT1向89C51申请中断。在INT0中断服务程序中,将36H单元中内容送到40H单元中;然后将36H单元清0,并将10H单元置1。在INT1单元置1。这样40H和41H单元中存放的就是切纸和走纸的周期;42H和43H单元中存放的就是切纸超前或滞后走纸的相位差。由于还要求记录剪切的累计数字,所以在T0中断服务程序中还要将显示缓冲区30H至35H单元中的6位BCD码加1。INT0、INT1和T0、T1中断服务程序的流程图如图2至图5。误差的判断及处理是在主程序中完成的,流程图如图6。由于包装纸的剪切速度可调,显然对于不同的速度,用同一个绝对误差来作为统一的衡量标准显然不合理。所以我们将切纸周期与走纸周期的绝对误差,乘以100,再除以走纸周期,变为相对误差(百分数),来作为误差衡量的标准。由于纸张是连续的,同一个相位误差可有两种表示方法。滞后20%与超前80%是一回事。为减少调节量,我们以切纸滞后或超前走纸的误差中较小的一个,作为相位误差,来判断误差的大小,并继续调整。在周期误差未消除时,相位误差无法调整。所以我们必须先调整周期误差,当周期误差小于一定值后,再去调整相位误差。如果相位误差无法减小,则说明还存在周期误差,这时需再次调整周期误差,如此反复调整,使周期误差和相位误差都控制在一个允许的范围内。周期误差的判断的方法是:当40H单元中内容小于41H单元中内容时,说明走纸慢了;当二者之差小于2%时,认为是允许误差,不做调整。当二者之差大于2%时,从P1.1口输出高电位,启动胀紧机构提速,直到使二者之差小于2%。当40H单元中内容大于41H单元中内容时,说明走纸快了,从P1.2口输出高电位,反向启动胀紧机构,降低走纸速度,直到使走纸速度比切纸速度慢0%～2%,才停止周期误差的调整,转去判断相位误差。相位误差的判断方法是:当42H单元小于43H单元中内容时,则以42H单元中内容为相位误差,说明走纸相位滞后。如果42H单元中内容小于5%,则认为是允许误差;不做调整。如果大于5%,则从P1.1口输出高电位,正向启动胀紧机构,提高走纸速度,减小相位滞后。如果相位滞后不仅不减小,反而继续增大,则说明即使启动了电磁机构,走纸速度仍小于切纸速度,这时就需提高走纸速度,氢从P1.1口输出高电平,正向启动胀紧机构提速,然后返回周期调整部分,重新判断周期误差。直到周期误差小于2%后,再重新判断相位误差。如果42H单元大于43H单元中内容时,则以43H单元中的内容为相位误差,说明走纸相位超前。如果42H单元中内容比43H单元中内容大10%以内,则认为是允许误差,不做调整。由于正常工作时走纸速度控制在比切纸速度慢0%～2%以内,所以走纸相位超前的误差会自动减小。如果相位超前不仅不减少。反而继续增大,则说明走纸速度比切纸速度快了,这里就需降低走纸速度,所以从P1.2口输出高电位,反向启动胀紧机构减速,然后再返回周期调整部分,重新判断周期误差。由于包装纸的剪切速度可调,显然对于不同的速度,用同一个绝对误差来作为统一的衡量标准显然不合理。所以我们将切纸周期与走纸周期的绝对误差,乘以100,再除以走纸周期,变为相对误差(百分数),来作为误差衡量的标准。由于纸张是连续的,同一个相位误差可有两种表示方法。滞后20%与超前80%是一回事。为减少调节量,我们以切纸滞后或超前走纸的误差中较小的一个,作为相位误差,来判断误差振奋小,并继续调整。在周期误差未消除时,相位误差无法调整。所以我们必须先调整周期误差,当周期误差小于一定值后,再去调整相位误差。如果相位误差无法减小,则说明还存在周期误差,这里需再次调整周期误差,如此反复调整,使周期误差和相位误差都控制在一个允许的范围内。周期误差的判断的方法是:当40H单元中内容小于41H单元中内容时,说明走纸慢了;当二者之差小于2%时,认为是允许误差,不做调整。当二者之差大于2%时,从P1.1口输出高电位,启动胀紧机构提高,直到使二者之差小于2%。当40H单元中内容大于41H单元中内容时,说明走纸快了,从P1.2口输出高电位,反向启动胀紧机构,降低走纸速度,走到使走纸速度比切纸速度慢0%～2%,才低止周期误差的调整,转去判断相位误差。相位误差的判断方法是:当42H单元小于43H单元中内容时,则以42H单元中内容为相位误差,说明走纸相位滞后。如果42H单元中内容小于5%,则认为是允许误差;不做调整。如果大于5%,则从P1.1口输出高电位,正向启动胀紧机构,提高走纸速度,减小相位滞后。如果相位滞后不仅不减小,反而继续增大,则说明即使启动了电磁机构,走纸速度仍小于切纸速度,这里就需提高走纸速度,所以从P1.1口输出高电平,正向启动胀紧机构提速,然后返回周期调速部分,重新判断周期误差。直到周期误差小于2%后,再重新判断相位误差。如果42H单元大于43H单元中内容时,则以43H单元中的内容为相位误差,说明走纸相位超前。如果42H单元中内容比43H单元中内容大10%以内,则认为是允许误差,不做调整。由于正常工作时走纸速度控制在比切纸速度慢0%～2%以内,所以走纸相位超前的误差会自动减小。如果相位超前不仅不减少。反而继续增大,则说明走纸速度比切纸速度快了,这时就需降低走纸速度,所以从P1.2口输出高电位,反向启动胀紧机构减速,然后再返回周期调整