高速折页机串行总线控制系统的设计.pdf

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高速折页机串行总线控制系统的设计
The design of a serial bus control system of high speed folding machine
黄晓峰,彭远芳,李攀
HUANG Xiao-feng, PENG Yuan-fang, LI Pan
(上海工程技术大学,上海200437)
摘要传统的折页机控制器受P?LC扫描速度的限制,折页机在高速运行时存在折刀定位不准、纸间距
不均匀的缺陷,影响了折纸的质量写工作效率。针対此回题,研发了一种主从式、模块化结
构的串行总线折页机控制系统,主控制器模块采用51单片机+CPLD结构。该系统不仅克服了
传统折页机控制系统的缺陷,而且将传统的按钮用按键替代,极大减少了电气接线工作量。
经现场一年的运行測试,系统运行稳定可靠,项指标均达到了设计要求。
关键词:折页机;单片机;CPLD;串行总线;高速
中分类号:TM33
文献标识码:A
文童绵号:1009-0134(2014)10(上)-0100-04
Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2014.10(上).29
0引言
列化、标准化的设计与生产。设计的ZY780型混
折页机是书刊、报纸加工的主要印后现代印合式电控刀高速折页机,主机运行设计线速度为
刷设备之一。传统的折页机控制器采用PLC控制,
200m/min,最高220m/min,折刀工作频率最高为8
存在数字化控制程度不高、高速时折刀定位不准
次/秒,同时系统具备折刀动作次数、电机运行时
确、电气接线繁杂、成本高等缺点。本文在设计
间、吸纸电磁阀工作次数、折纸参数数据的历史
中以P89LV51单片机+MAX127 ICPLD为核心,
记忆以及折纸过程中各种故障报警等功能。经
构成折页机总线控制系统,充分利用单片机编程年现场运行测试,系统稳定、抗干扰能力强,取
简单、数据处理能力强和CPLD容易实现用户自
得了良好的经济效益与社会效益。
定制逻辑、在线编程、响应速度快、保密性强的1ZY-780折页机系统结构
特点,有效解决了PLC扫描速度低(ms级)、折
ZY-780型折页机主要由输纸、栅栏折纸、电
刀离合器磨损大、成本较高、高速时折刀定位不子刀折刀部分及收纸小车等构成,如图1所示。折
准确等缺点,实现了折页机控制系统模块化、系纸工作过程为纸张在位置(1),纸台电机正向
主操作按销板
虽示屏
纸张
吸气
折刀
纸张位(2)
0)M
折
k
图
放气偶
C、二折刀
收纸机
(7
输纸电机
张位(6
主电机
10撲拟量接近开关∞冲当量码器80二折刀前光电开关
前光电开关
50后墙纸开关b二折刀编码器
2双张故障位开关O-折刀前光电开关三折刀前光电开关
o光电开关
70一折刀码赛
00三折刀编码器
图1ZY-780背包式折页机结构
收稿日期:2014-03-31
作者筒介:黄晓峰(1969-),男,甘肃甘谷人,副教授,硕土,研究方向为人工智能与计算机控制。
100】第36卷第10期2014-10(上)
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旋转,纸堆输送带以1.6m/min速度作正向转动,动和自动下刀工作模式,以及折刀在自动模式下
从位置(1)运动到位置(2)。当纸堆前沿推动的不同下刀延时时间的选择功能,同时完成堵纸
吸轮下的纸位探测键触碰到模拟量接近开关SPO故障检测,并将故障信息传送至主控模块。远程
时,在纸台变频器AV2控制下,速度线性下降至监控模块和折页单刀控制模块属个性化模块,根
0,回转进纸将自动停止。纸张从位置(2)被吸据需要进行选配。根据需要进行选配。
气阅吸出,经20阅前光电开关SL2、20双张故障3主控制器模块的组成原理
限位开关到纸张位置(3)。从位置(3)过30栅
主控模块的构成如图3所示。其核心部件主要
前光电开关SL3、50栅后堵纸开关SL4后到纸张由一片P89LV51单片机与ー块MAXI1270CPLD
位置(4)。从位置(4)过60一折刀前光电开关
构成。单片机通过PO口、P2ロ、ALE、RD、WR
SL7停留在位置(5),此时一折刀从位置1运行到
等I/O口线与CPLD之间以51总线方式进行数据与
位置2。将纸张从位置(5)经过折棍折压到位置
控制信息通信,CPLD中扩展的输人和输出外设
(6),同时一折刀复位。纸张从位置(6)运行
作为数据存储器映像,占用存储器地址。对于51
通过80二折刀处的光电开关SL8后,停留在位置
单片机,程序设计时只要CPU给出正确的地址,
(7)。二折刀、三折刀折纸过程同上。折纸过程
就可以用两个单字节指令完成读/写,如把数据读
结束后,纸张经收纸机压平整理后形成成品。
入CPU只需执行MOv@DPIR# XXXX及MOVX
2折页机控制系统组成
A,@DPTR两条指令;输出数据到外设通过执行
本系统由主控按键/显示模块、刀控按键/显示MOV@DPTR,# XXXXHI与MOVX@DPTR,A
控制模块、折页单刀控制模块与主控模块构成主时极大地提高了系统效率ッや PLD /O口线的同
模块、折刀控制模块、压平收纸控制模块、远程即可实现。因此,能够在节省(
从式控制系统,如图2所示。
主电机变器系统总线
485接[?
485接
主控
模块主控核
刀控按
折刀控
折页单
键显示镜/城示
刀机控远程控/压平收
模块
制模块
纸机控
制模块制模块制
??
模块
cr
铁存储器」咖
应
输入口光电隔离?目
那罐
压平电‖收纸电
R
机变频‖机变频
器
A①转换及模
主控CPU(P0、P、P3ロ)CPLD
纸张位置拟
89LVS1
量采样电路
图2折页机总线控制系统拓扑结构图
输出口光电隔离
主控按键/显示模块、刀控按键模块、压平收
功率驱动电路
纸控制模块各由一片P89LVS1单片机和相应的按
键模块组成,主要完成主机的启/停与点动、气泵
纸台电机
的启/停、输纸电机正反转控制,以及输纸参数设
变频器
置,具体包括输纸模式、输纸间距、纸张大小
折刀工作方式、主机运行速度、收纸小车运行速
度等参数,并通过485串行总线将相关参数上传主
图3主控模块系统框图
控制器模块,主控制器模块依据接收的数据进行
在CPLD中通过编程实现的功能模块如图4所
综合处理后发出控制信号,在主控按键{显示模块示,主要包含51总线、传感器输人、控制信号I/O
显示折页机运行状态及相关输纸参数。
端口、吸纸电磁阀控制、主机运行速度检测、纸
折刀控制模块接收主控模块的命令,实现手张长度与宽度检测、故障检测等单元。
第36卷第10期2014-10(上)[101