专利名称：气动胶锅机状态控制装置的制作方法
技术领域：
气动胶锅机状态控制装置技术领域"气动胶锅机状态控制装置"是一种用于气动胶锅机粘胶过程中电磁阀动 作调整、控制气缸上下运动的装置，实时监控外部传感器信号，自动控制气动 胶锅机给胶。
技术背景在印刷行业，自动控制技术的应用越来越广泛，如自动制版、自动套准检 测、自动折页、自动粘胶等，印刷设备自动化程度的改善提高了印刷的效率、节省了印刷时间。气动胶锅机是一种书帖自动粘胶的设备，通过2个气缸的上 下运动，带动机器运转，实现胶锅自动给胶。2个气缸的往复运动通过2个电 磁阀加以控制，控制环节要求给胶和抹胶时间必须准确，否则影响书帖的粘胶 质量。目前，气动胶锅机的两个气缸的运动通常采用两个变频模块加以控制， 变频模块具有较高的脉冲接收频率，但其价格昂贵，而且内部程序固定，对于 不同的机型，如果希望增加特殊要求，变频模块很难满足要求。发明内容本实用新型的目的是为了解决气动胶锅机给胶自动控制，通过控制2个电 磁阀的快速通断调整气缸的上下运动，带动气动胶锅给胶，在外部编码盘脉冲 信号的控制下，确定给胶的起停时间。该装置具有反应速度快、给胶起停时间 控制准确的特点。本实用新型的技术方案如图1-图7所示，系统包括通信电路(RS485电路 和RS232电路)、信号处理电路、电磁阀状态监控电路、电磁阀驱动电路、存 储器扩展电路和MCU外围辅助电路。通信电路中的RS485电路实现本地装置与 上位PLC之间的通信，上传本地数据，RS232电路实现本地装置与串口液晶屏 之间的通信，显示本地数据。信号处理电路接受外部编码盘起始信号、编码盘脉冲信号、第1电磁阀起动、停止信号、第2电磁阀起动、停止信号，编码盘 起始信号用于给胶标志清零，编码盘脉冲信号用于给胶起停时间控制，第l、 2电磁阀起动、停止信号由外部接近开关提供，确定电磁阀起动停止的起始点。 电磁阀状态监控电路用于监控电磁阀驱动电路中的电平状态，实时获取电磁阀 驱动电路的工作状况及故障诊断。电磁阀驱动电路在单片机的控制下，发送控 制电磁阀通断的功率信号，控制气缸的上下运动。存储器扩展电路用于数据的 临时存储，当作缓存使用。MCU外围辅助电路包括单片机U1及外部复位、时 钟电路，控制整个电路系统的工作。该装置在编码盘起始信号到来时，清零计 数标志，电磁阀起动信号产生中断后，单片机在编码盘脉冲信号控制下计数， 达到设定阈值时，停止计数，通过电磁阀驱动电路发送功率信号，起动电磁阀
工作，然后但单片机等待电磁阀停止信号，该信号产生MCU中断时，再进行计
数，达到设定阈值后中止，通过电磁阀驱动电路发送功率信号，给电磁阀断电。
所述的通信电路包括RS485电路和RS232电路，电路中使用了通用的串口 电平转换芯片，RS485电路中芯片U3使用了单片机U1的串口 1， A、 B两端为 串口输入，Z、 Y两端为串口输出。RS232电路使用了单片机的串口 0， RCD、 TCD分别为RS232电路的输入和输出。
所述的信号处理电路采用通用光耦进行光电隔离，把外部24伏编码盘信 号、位置开关信号转化为单片机Ul能够接收的5伏逻辑的数字信号。 FIRST_START、 FIRST—END、 SECOND—START、 SEC0ND_END、 C0DE1和C0DE2分别 对应第1电磁阀的起始、停止信号、第2电磁阀的起始、停止信号、编码盘起 始信号和编码盘脉冲信号。FIRST_S、 FIRST—E、 SEC0ND_S、 SECOND—E、 C0DE51 和C0DE52分别对应单片机Ul对应5V逻辑的第1电磁阀的起始信号、第1电 磁阀的停止信号、第2电磁阀的起始信号、第2电磁阀的停止信号、编码盘起 始信号和编码盘脉冲信号。FIRST—S、 FIRST_E、 SEC0ND_S、 SEC0ND_E、 C0DE51和C0DE52分别使用了单片机U1的中断INT4、 INT5、 INT6、 INT7、 INTO、 INT1，中断采用下降沿触发方式。所述的电磁阀状态监控电路中U6和U7为通用光耦芯片，+M1、 -Ml、 +M2、 -M2、 +M3、 -M3为电磁阀驱动电路中的输出，通过光耦芯片U6和U7转化为5V 逻辑的数字信号，这些信号作为输入与单片机U1连接。单片机U1实时读取这 6路信号，判断电磁阀驱动电路是否存在故障。所述的电磁阀驱动电路中，U9和U10为标准光耦芯片，将单片机U1的控 制管脚信号PCO—1N、 PC1_1P、 PC2—2N、 PC3—2P、 PC4—3N、 PC5_3P与外部控制 信号隔离，保证单片机Ul工作时的稳定性，PCO—1N和PCI—1P控制第1电磁 阀的起动和停止，PC2_2N和PC3_2P控制第2电磁阀的起动和停止，PC4一2N 和PC5_2P脚为备用电磁阀控制引脚。U16A-U16C为U16的3个与非门，U16 为通用与非门芯片，U17A-U17D为U17的4个部分，U18A-U18B为U18的2个 部分，U17和U18为通用与门芯片，U16、 U17和U18组合后成为逻辑保护电路， 在同一时刻只允许单路控制信号导通。Ull、 U12和U13为通用光耦芯片，将5 伏逻辑的控制信号转换为24伏的功率信号，同时通过光隔，限制外部干扰。 Ql-Q6为大功率三极管，驱动电磁阀动作。本实用新型采用高速单片机进行控制，响应速度快，可以接受1000线以 上的编码盘脉冲信号，脉冲周期小于lms，给胶的起停时间控制的更为准确。本实用新型采用串口与PLC上位机连接，可以接收PLC设置的参数，控制 方式更加方便和灵活。本实用新型的电磁阀驱动电路设计了逻辑锁电路，在同一时刻仅允许控制 信号中的单路导通，避免了因两路控制信号同时导通烧毁电磁阀的情况。
图l本实用新型电路结构框图；图2本实用新型RS232电路的原理图；图3本实用新型RS484电路的原理图4本实用新型信号处理电路的原理图5本实用新型电磁阀状态监控电路的原理图6本实用新型电磁阀驱动电路的原理图7本实用新型存储器扩展电路和MCU外围辅助电路的原理具体实施方式
结合图1-图7对本实用新型做进一步说明
气动胶锅机状态控制装置，系统包括通信电路(RS485电路和RS232电路)、 信号处理电路、电磁阀状态监控电路、电磁阀驱动电路、存储器扩展电路和 MCU外围辅助电路。该装置在编码盘起始信号到来时，清零计数标志，电磁阀 起动信号产生中断后，单片机在编码盘脉冲信号控制下计数，达到设定阈值时， 停止计数，通过电磁阀驱动电路发送功率信号，起动电磁阀工作，然后单片机 等待电磁阀停止信号，该信号产生中断时，再进行计数，达到设定阈值后中止， 通过电磁阀驱动电路发送功率信号，给电磁阀断电。
通信电路中RS485电路采用的芯片型号是MAX488，其第2、 3脚分别与单 片机U1的PD2、 PD3连接，其第7、 8脚作为串口输入端，第5、 6脚作为串口 输出端。RS232电路采用的芯片型号是MAX232CPE，其1、 3、 4、 5、 2、 6脚接 外部电解电容，14、 13脚分别作为输入和输出信号管脚，其12、 ll脚与单片 机U1的PE0、 PE1脚连接。
信号处理电路中芯片U4和U5的型号分别为TLP521-4、 TLP52卜2，芯片 U4的第2、 4、 6、 8脚，芯片U5的第2、 4脚作为外部传感器信号输入端，U4 的第IO、 12、 14、 16脚，芯片U5的第6、 8脚作为5伏逻辑的传感器信号管 脚与单片机U1的第二代6、 7、 8、 9、 25、 26脚连接。电磁阀状态监控电路中芯片U6、 U7、 U8的型号为TLP521-2，它们的第2、 4脚通过外接电阻与三极管Ql-Q6的第3脚连接，它们的第7、 5脚通过下拉 电阻分别与单片机U1的PF0、 PF1、 PF2、 PF3、 PE2、 PE3连接。
电磁阀驱动电路中芯片U9的型号为TLP521-4，芯片U10-U13的型号为 TLP521-2，与非门芯片U16的型号为74LS00,与门芯片U17和U18的型号为 74LS08,大功率三极管Q1-Q6的型号为TIP142。 U9的第2、 4、 6、 8脚，U10 的第2、 4脚分别与单片机U1的第PB5、 PB4、 PB3、 PB2、 PB1、 PB0脚连接， 芯片U16的第1、 2、 4、 5、 9、 10脚分别与U9的第15、 13、 11、 10， U10的 第7、 5脚连接。另外，芯片U16的第1、 2、 4、 5、 9、 10脚还与芯片U17的 第l、 5、 9、 13、 U18的第l、 5脚连接，这种连接方式形成逻辑锁保护电路。
存储器扩展电路采用数据总线方式，U14为标准的地址锁存器芯片，U15 为8位RAM芯片。单片机的PA 口设置为数据口， PC 口设置为高8位地址总线 A8-A15。单片机的PB7脚作为RAM芯片U15的选片信号。
存储器扩展电路中芯片U14的型号为SN74HC573，U15的型号为IS61C512， 单片机U1的PA 口作为数据口，分别与U14和U15的数据口连接，PC 口作为 高8位地址线与U15的高8位地址线连接，U14的输出脚12-19作为U15的低 8位地址线。单片机Ul的PB7作为U15的片选信号控制管脚，Ul的PG1、 PGO 脚作为U15的读写信号管脚，U1的PG2脚作为ALE功能与U14的第11脚连接。
MCU外围辅助电路包括单片机U1、复位电路和时钟电路；单片机U1的串 口 0、串口 1与RS232和RS485通信相连接；PA 口和PC 口与存储器扩展电路 相连接作为数据线和高8位地址线，PB7脚作为RAM芯片U15的片选信号控制 管脚；PBO-PB5与电磁阀驱动电路相连接，作为电磁阀控制管脚。PFO-PF3、 PE2、PE3与电磁阀状态监控电路相连接，作为电磁阀状态监控管脚；INT4-INT7 和INTO-INT1脚分别用作第1电磁阀的起始、停止信号、第2电磁阀的起始、停止信号、编码盘起始信号和编码盘脉冲信号中断引脚；复位电路采用RC复 位方式，时钟电路采用通用12M外部晶振
MCU外围辅助电路中单片机U1的型号为ATmegal28， Ml为通用12M晶振。 中断INT0-頂T1， INT4-INT7采用下降沿触发方式。串口波特率设为9600， 8 位数据位，l位停止位，无奇偶校验。ATmegal28的工作电压采用5伏逻辑。
权利要求1、气动胶锅机状态控制装置，其特征在于包括有信号处理电路、MCU和与MCU相连的通信电路、电磁阀状态监控电路、电磁阀驱动电路、存储器扩展电路和MCU外围辅助电路；其中，所述的通信电路包括有RS485电路和RS232电路，RS485电路与上位PLC相连，实现本地装置与上位PLC之间的通信；RS232电路与液晶屏相连；信号处理电路接受外部编码盘起始信号、编码盘脉冲信号、第1电磁阀起动信号、第1电磁阀停止信号、第2电磁阀起动信号、第2电磁阀起动停止信号，编码盘起始信号用于给胶标志清零，编码盘脉冲信号用于给胶起停时间控制，第1电磁阀、第2电磁阀的起动、停止信号由外部接近开关提供，确定电磁阀起动停止的起始点；电磁阀状态监控电路用于监控电磁阀驱动电路中的电平状态，实时获取电磁阀驱动电路的工作状况及故障诊断；电磁阀驱动电路在单片机的控制下，发送控制电磁阀通断的功率信号，控制气缸的上下运动；存储器扩展电路用于数据的临时存储；MCU外围辅助电路包括单片机U1及外部复位、时钟电路，控制整个电路系统的工作；在编码盘起始信号到来时，清零计数标志，电磁阀起动信号产生中断后，单片机在编码盘脉冲信号控制下计数，达到设定阈值时，停止计数，通过电磁阀驱动电路发送功率信号，起动电磁阀工作，然后单片机等待电磁阀停止信号，该信号产生MCU中断时，再进行计数，达到设定阈值后中止，通过电磁阀驱动电路发送功率信号，给电磁阀断电。
2、 根据权利要求1所述的气动胶锅机状态控制装置，其特征在于:所述的RS485 电路与单片机U1的串口 l相连接，A、 B两端为串口输入，Z、 Y两端为串口 输出；RS232电路与单片机的串口 0相连接，RCD、 TCD分别为RS232电路的 输入和输出。
3、 根据权利要求l所述的气动胶锅机状态控制装置，其特征在于所述的信 号处理电路采用通用光耦进行光电隔离，把外部24伏编码盘信号、位置开关 信号转化为单片机Ul能够接收的5伏逻辑的数字信号；FIRST—START、FIRST—END、 SEC0ND_START、 SECOND—END、 C0DE1和C0DE2分别对应第1电磁 阀的起始、停止信号、第2电磁阔的起始、停止信号、编码盘起始信号和编 码盘脉冲信号；FIRST—S、 FIRST—E、 SECOND—S、 SECOND—E、 C0DE51和C0DE52 分别对应单片机U1对应5V逻辑的第1电磁阀的起始信号、第1电磁阀的停 止信号、第2电磁阀的起始信号、第2电磁阀的停止信号、编码盘起始信号 和编码盘脉冲信号；FIRST—S、 FIRST—E、 SECOND—S、 SECOND一E、 C0DE51和C0DE52 分别使用了单片机U1的中断INT4、 INT5、 INT6、 INT7、 INTO、 INT1，中断采 用下降沿触发方式。
4、 根据权利要求l所述的气动胶锅机状态控制装置，其特征在于所述的电 磁阀状态监控电路包括有光耦芯片U6和光耦芯片U7， +M1、 -Ml、 +M2、 -M2、 +M3、 -M3为电磁阀驱动电路中的输出，通过光耦芯片U6和光耦芯片U7转化 为5V逻辑的数字信号，这些信号作为输入与单片机Ul连接；单片机Ul实时 读取这6路信号，判断电磁阀驱动电路是否存在故障。
5、 根据权利要求1所述的气动胶锅机状态控制装置，其特征在于所述的电 磁阀驱动电路包括有光耦芯片U9、光耦芯片UIO、与非门芯片U16、与门芯片 U17和U18，光耦芯片U9和光耦芯片U10将单片机Ul的控制管脚信号PC0—1N、 PC1一1P、 PC2—2N、 PC3—2P、 PC4—3N、 PC5一3P与外部控制信号隔离，保证单片 机U1工作时的稳定性；PC0—1N和PC1—1P控制第1电磁阀的起动和停止，PC2—2N 和PC3_2P控制第2电磁阀的起动和停止，PC4一2N和PC5一2P脚为备用电磁阀 控制引脚；U16A-U16C为U16的3个与非门，U17A-U17D为U17的4个部分， U18A-U18B为U18的2个部分，U16、 U17和U18组合后成为逻辑保护电路， 在同一时刻只允许单路控制信号导通；Ull、 U12和U13为通用光耦芯片，将 5伏逻辑的控制信号转换为24伏的功率信号，同时通过光隔，限制外部干扰; Q1-Q6为大功率三极管，驱动电磁阀动作。
专利摘要本实用新型涉及气动胶锅机状态控制装置，是一种用于气动胶锅机粘胶过程中电磁阀动作调整、控制气缸上下运动的装置，实时监控外部传感器信号，自动控制气动胶锅机给胶。本装置包括通信电路、信号处理电路、电磁阀状态监控电路、电磁阀驱动电路、存储器扩展电路和MCU外围辅助电路。该装置采用高速单片机进行控制，响应速度快，可以接受1000线以上的编码盘脉冲信号，脉冲周期小于1ms，给胶的起停时间控制的更为准确。采用串口与PLC上位机连接，可以接收PLC设置的参数，控制方式更加方便和灵活。
文档编号B42C9/00GK201145855SQ20082007872
公开日2008年11月5日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者王跃宗 申请人:北京工业大学