制砖切条切坯机自动控制系统_向守兵

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2 硬件设计
2 . 1 系统主电路
系统选用 宏晶科 技推 出的 STC12C5202AD 单片 机作 为控制核心。 该单 片 机有 1 个 时 钟 /机 器周 期 的增 强型 8051 内核 , 速度是普通 8051 单 片机的 8~ 12 倍。内 部集 成有 8 位高速 A /D 转换器 , 可直接输入模 拟量 , 从而简化 了电路设计。具有高抗静电、 抗 4 kV 快 速脉冲干扰、 宽电 压 ( 3. 3 V ~ 5 . 5 V )、 硬件看门狗 等特点 , 特别适 合于制砖 厂等环境比较恶劣的 场合 [ 4] 。系统主电路如图 3 所示。
1 系统工作原理
1 . 1 粘土砖生产工艺流程
粘土砖是指 A l2 O3 含量为 30 % ~ 40% 硅酸铝材料的粘 土质制品。粘土砖是用 50 % 的软质粘土和 50 % 硬质粘土熟 料 , 按一定的粒度要求进行配料 , 经成型、 干燥后 , 在 1 300 ~ 1 400 的高温下烧成 , 其基本生产工艺流程如图 1 所示。
hand, this paper des igns an automa tic contro l sys tem for brick cutter , in which a 51 SCM technology is used to m i pl ement the hard ware and program des i gn . The upgraded bri ck cut ters are appli ed i n the earthquake regi o n in S ichuan. The reliable system and easy oper a ti o n greatly m i pr ove the produc ti o n effic iency and produc t qua lity .
K ey word s : c la y brick ; brick cut ter ; autom atic contro;l SCM
0 引言
粘土砖就地 取材 , 价格便 宜 , 经久耐 用 , 还有防 火、 隔 热、 隔声、 吸潮等优点 , 在土木 建筑工程 中使用广泛。特 别 是汶川 5 12 特大地震后 , 四川灾区对粘土砖的需求量巨 大 , 据统计近三年的恢复重建中需要 2 100 万亿块标准砖。 为满足灾后重建的需要 , 大量的乡镇、 个体砖厂如雨后春 笋 般地涌现出来 , 制砖设备的应用达到前所未有的规模。 然而, 由于大多数砖厂使用的生产设备落后, 特别是在 生产中起到至关重要的切条机和切坯机这两个专用设备从 品质和性能上已经远远不能满足生产要求。不少厂家能生 产出机械性能良好的切条机和切坯机 , 但是自动控制系统一 直是不少厂家不能解 决的问题, 导致系统可靠性差, 生产效 率低, 产品品质难以保证 , 一定程度上影响了灾后重建工作。 针对上述问题 , 开发一种切条切坯机自动控制系统, 用 于新产品的开发或对原有设备进行自动化改造就尤其重要。 图 1 粘土砖基本生产工艺流程图 处理后的泥料 经过挤砖机 内部螺 旋绞刀 的输 送和挤 压 , 挤出具有一定形状的 密实而 连续的 泥条 , 经切 条机切 割成一定的长度后 , 被传 送到切 坯机的 切坯台 面上 , 由切 坯机切割成厚度相 同的坯 块 , 然 后进行 干燥、 焙烧 等工序 形成成品 [ 1] 。
图 2 切条机 、 切坯机工作原理示意图 当切条机完成切条后 , 一方面让同步小车快速复位 , 与 此同时启动快速送条装置 , 带动已切割的坯 条以 1 . 23 m /s 的速度前进, 最后坯条通过油辊进入切坯台面板上。此时 , 光电开关 S2 , 9 检测到坯条到达切坯台跑道末端后 , 控制 系 统给出一定时间的切坯动作信号 , 切坯台执行切坯。 由于坯条是高速 通过切坯台 , 为了防止坯条撞击坯条 止动板的 力 量过 大 , 导 致 坯 条 变形 , 系 统增 加 光 电 开关 S3 , 10 用于检测坯条 是否 到位 , 当 坯条 到达 时 , 系统 控制 托辊停转一定时间 , 对于较软的坯条有较好的外形保护效 果。并且根据坯条的实际情况 可以调整 S3 在切坯机跑道 上的位置能提前或滞 后停止托辊
有 : 综述与展望 、 机械制造与 研究 、 电气技术与自动化 、 信息技术 、 技术 讲座 、 消息与动态 等 。 行业范围 涉及机械 与仪表 , 机床与工具 , 石化 、 通用机械 , 农用机械 , 重矿 、 工程 机械 , 发电及 输变电 设备 , 热工 设备与 工业炉窑 , 电 工器材 , 汽车与配件 , 环保净 化设备 , 基础件 与元器 件等 。 主 要对象 : 机电 制造企 业 、 科 研设计 院所 、 大专 院校 , 从事机电 产品设计 、 科研开发 、 制造工艺 、 经营管理 、 市场营销和教学等专业人员 。 3. 机械制造与自动化 按照科技论文标准格式有关规定 编排 ; 量和单 位 应 贯彻 G B 3100~ 3102 93 的
[ 1] 黄连顺 . 砖瓦机械的使用与维护 [ M ] . 北京 : 中国建筑工业 出 版社 , 1990. [ 2] 郝振英 . 同步切条机原理初探 [ J]. 砖瓦 , 2007 ( 8) : 45 -46 . [ 3] 高凌东 . 一种自动 切条切坏 机自动控 制系统 [ J] . 砖 瓦 , 2008 ( 10 ) : 34 -36. [ 4] 宏晶科技 . STC 12C5201A D 系列单片机器件手册 [ Z]. 2009 . [ 5] OMR ON Corporation . A w ealth of m odels for all types of app lica tions . 2009 .
电气技术与自动化
向守兵 , 等
制砖切条切坯机自动控制系统
制砖切条切坯机自动控制系统
向守兵 , 谭孝辉 , 张文贵
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( 1. 四川工程职业技术学院 , 四川 德阳 618000; 2 . 德阳天和机械制造有限责任公司 , 四川 德阳 618000) 摘 要 : 针对传统切条切坯机采用手动 控制 , 机械 结构复 杂 , 可 靠性差 , 生 产效率低 , 产 品品质
类别 端口 P2 . 5 P2 . 6 P2 . 7 P1 . 0 输入 P0 . 1 P0 . 2 P2 . 0 P2 . 1 P2 . 2 P3 . 2 P0 . 3 输出 P1 . 5 P1 . 6 P1 . 7 功能描述 切条信号输入口 坯条到位信号输入口 1 坯条到位信号输入口 2 延时调整输入口 系统启动信号输入口 系统急停信号输入口 手动切条信号输入口 手动送坯信号输入口 手动切坯信号输入口 手动 /自动切换信号输入口 切条信号输出口 送坯信号输出口 切坯信号输出口 托辊停止信号输出口 备注 S1 S2 S3 A /D 转换
图 4 接口电路 S1 , S2 和 S3 传感器输出的信 号经过 光电耦 合器进行 隔离后 , 再送给施密特 非门触 发器 74F14 进一 步整 形 , 最 后送入单片机。另一方面 , 单片机输出的切条等控制信号 也要经过光电耦合器进行隔 离后 , 再通过三极管驱动直流 继电器控制交流接触器和电 磁阀动作 , 驱动电动机运转和 气缸动作。
难以保证的缺点 , 设计一种切条切坯机的自动控制系统。利用 51 单片机 技术进行了 系统的硬 件和程序设计 , 并在四川地震灾区的多台传统切条切坯机的升级改 造中得到 应用 , 系 统稳定可 靠、 操作简便、 大 大提高了制砖厂的生产效率和产品品质。 关键词 : 粘土砖 ; 切条切坯机 ; 自动控制 ; 单片机 中图分 类号 : TH 12; TP273 文献标志码 : B 文章编号 : 1671-5276( 2011) 01-0151-03
1 . 2 切条机、 切坯机工作原理
切条机和切坯机的工作原理如图 2 所示。从挤砖机 1 挤出的坯条 2 沿着切 条机机 架上的 托辊向 切坯机 方向 运 动 , 一旦达到预定长度 , 即与同步 挡条 5 接触时 , 在同步 装 置的作用下, 推动同步小车 4向前运动 , 一直到同步挡条被 切条接近开关 S1 , 7 检测到为止。这段时间内 , 同步小车上 的切弓在气缸的作用下完成 同步切条 动作。所谓 同步 切条 , 即是根据物理学相对静止的 原理 , 使 泥条与同步 小 车在切条过程中以相 同的速度 同步 向 前运动。在二 者 处于相对静止的状态下完成切条动作。切弓切断坯条时就 好像在切割静止的泥条一样 , 实现了真正的垂直切割 , 克服 了传统切条机切出的断面是 不平整的曲面 , 在切坯机上 切 坯时两端总得留下长短不同的泥头的缺点 [ 2] 。
[ 3]
另外 , 传感器 S1 选用日本欧姆龙 TL - Q 5 M C1 接近开 关 , 传感器 S2 和 S3 选 用日 本 欧姆 龙 E3F3- D 12 扩 散反 射型光电开关 [ 5] 。
2 . 2 抗干扰接口电路
制砖设备的工作环境比 较恶劣 , 在进行硬件设计时需 要重点考虑系统的抗干扰能 力 , 单片机外围接口电路如图 4 所示。
3 软件设计
图 3 系统主电路图 系统软件以 K e il编译器为工具, 用 C 语言编程开发 , 由 主程序和通信程序两部分组成, 主程序流程图如图 5所示。
ZZHD. chinajou rna. l n et . cn E-m ai: l ZZHD@ chain ajou rna. l n et . cn 机械制造与自动化
作者简介 : 向守兵 ( 1973 M achine B uilding
) , 男 , 重庆开县人 , 副教授, 硕士 , 主要研究嵌入式系统设计。
Autom a tion, Feb 2011, 40 ( 1 ) : 1来自百度文库1 - 153
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向守兵 , 等
制砖切条切坯机自动控制系统 各主要输入 /输出口的规划如表 1 所示。 表 1 主要输入 /输出口规划
图 5 主程序流程图
收稿日期 : 2010
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机械制造与自动化 征稿说明
1. 机械制造与自动化 的办刊宗旨是为机电行业服务 。 本刊编委 凝聚了从事 生产管理 、 教学和 科研工作 的具有理 论和实践相结合的院士 、 专家 、 学者 、 教授和 高级工 程师等 , 技术 力量雄 厚 ; 愿 与作者 、 读 者共同 努力 , 力争把该 刊办成本专业的全国性一流刊物 。 2. 机械制造与自动化 以机电一体化为特色 , 突出行业导向性 、 实用性 、 前瞻性和 编排规范 性 。 主要栏目
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制砖切条切坯机自动控制系统
4 结论
系统被成功地 应用于四川 地震灾 区多家 制砖 厂的切 条切坯机的自动化 改造中 , 运行可靠 , 泥条长度稳定 , 砖坯 尺寸标准 , 无余料 , 节约了劳 动力成本 , 提高了生产效率和 产品品质 , 得到用户的好评。 参考文献 :
A u tomatic Con trol System for Brick C utter
XI ANG Shou-b ing1 , TAN X iao -hu i1, ZHANG W en-gu i2 ( 1. S ichuan Eng inee ring Techn ica l Co llege , Deyang 618000, Ch ina ; 2. Deyang Tianhe Mechan ica l Manu factur i ng Co . , L td . , Deyang 618000 , Ch ina) Abstrac t : For low re liab ility , l ow product i o n effic i e ncy and uns tab l e product quality of the traditional brick cutterw hich is contro lled by