随着智能控制和电子技术的飞速发展,自动控制系统的适应能力逐渐增强,高度智能化也正在逐步成为现实。其中以单片机为核心实现的自动控制装置因其体积小、高性能价格比、功能强、可靠性高、简便易行而得到广泛应用,给我们带来了巨大的经济效益。而将气动技术与计算机技术、信息技术等紧密结合起来,形成智能控制气动系统,己经普遍存在于现代自动化领域并仍在进一步大规模的研发。基于单片机实现智能物料搬运控制系统是这一开发和应用的典型例子。

单片机组成与结构

单片机是由只读存储器、中央处理器、读写存储器、输入口输出口等组成。还有一个使单片机的计算和控制都能有节奏地进行的时钟电路。另外,还有“中断系统”,当单片机控制对象的参数到达到某项需要加以干预的状态时,就可传达给,便会采取适当的应付措施。按结构形式分,单片机可分为哈佛和普林斯顿两种基本结构。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构阎。而普林斯顿结构,也称冯诺伊曼结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,然后到相应的数据存储器中读取数据,进行下一步操作。另外,现在单片机采用一种三核结构,这是种建立在一块片上的系统概念上的结构。三核是分别指数据和程序存储器核,控制器和核和外围用户专用电路。这种单片机最大特点是把和微控制器同时做在一个片上。

控制系统设计的要求

系统操作尽量简单

整个智能物料搬运控制系统的设计尽量简单让绝大多数的不具备控制方面的操作人员也能轻松操作,所以系统在设计时应尽量考虑到操作者的方便使用,使操作人员便于掌握、使用。

可靠性要高

在整个系统的开发设计中,要考虑到系统的可靠性。也是为了提高物料搬运的效率,减少系统故障的发生率是对控制系统最基本的要求,一旦系统出现故障,可能会引起严重后果。可见,系统的可靠性尤为重要。

控制系统总体方案设计

本智能物料搬运控制系统的总体设计,根据系统提出的各项性能要求,明确了设计方案。本系统选定了单片机。选定机型后,再选择系统中要用到的其它元器件。在总体方案设计过程中,也对软件和硬件进行了综合考虑。硬件采用一实训考核装置和一智能物料搬运装置软件采用汇编语言进行编程。设计原则上,能够由软件来完成的任务就尽可能用软件来实现,以简化硬件结构。总体设计方案一旦确定,系统的大致规模及软件的基本框架就确定了。

具体系统控制要求

总体设计

根据任务要求,得出总体设计框图如图所示

硬件设计

硬件设计是指各功能模块的设计,根据整个智能物料搬运控制系统的要求配置相应的键盘、八位数码管显示器、一智能物料搬运装置、传感器模块、继电器模块等外围设备。其中,键盘作为输入指令控制端八位数码管显示器作为显示当前整个控制系统的工作状态一智能物料搬运装置是整个系统的核心,完成物料搬运的整个过程并通过传感器模块反馈检测信号给单片机,单片机根据反馈的检测信号给继电器模块发出相应的指令进而控制一智能物料搬运装置的机械手执行相应的动作,完成物料搬运的过程。为使硬件的设计更加合理,本系统进行电路设计时会注意下面一些方面选用标准化的模块电路,在硬件电路的性能上也有相应的考虑,尽量保证系统可靠工作,尽量减少故障发生率。

主机模块

电源模块

电源模块主要是给整个智能物料搬运控制系统提供电源支持。

智能物料搬运装置

主程序设计

机械手控制程序模块

机械手控制程序模块的程序设计主要围绕机械手的右移、下降、抓紧、上升、左移和放松六个动作进行软件编程,同时有检测传感器反馈信号的检测程序。机械手的每次移动都检测是否到位,到位后才执行下一步程序,当检测不到一工位的物料时,调用中断程序机械手停止工作。放入物料后机械手立即恢复工作。

展望

随着单片机技术的不断发展,单片机智能控制已显示了巨大的优越性,智能物料搬运控制系统正在迅猛地发展,因此,进一步对基于单片机实现智能物料搬运控制系统进行深入研究,是有着重大意义的。但其现今仍处在探索阶段,仍有许多需要深入研究的方面,比如有必要进一步改进和提高智能物料搬运控制系统的灵敏度,这是进一步发展的核心问题进一步改进和完善单片机控制的工作机制,将使其智能控制系统具有更高的智能水平。人工智能的特色在于知识的逻辑推理,智能物料搬运控制系统的长处在于知识获取,把两种方法加以科学综合,对基于单片机实现智能物料搬运控制系统的研究有着重要意义。而把基于单片机实现智能物料搬运控制系统与自动化生产相结合,应用智能化的生产、管理及控制会电子、机械工业的发展事半功倍。而目前国内人工智能技术在电子自动化方面的研究仍是有限的,因此这一领域在未来将有着极大的发展空间。