邵伟-基于C8051F040的汽车火花塞滚丝机控制系统的设计.docVIP

基于C8051F040的汽车火花塞滚丝机控制系统的设计 金荣群1 邵伟2 刘琦2 关玉明2 （1天津福臻工业装备有限公司 天津300130） （2河北工业大学 机械学院，天津 300130） 摘要：火花塞是汽油发动机中用于点火的重要元件,普遍应用在汽车、摩托车以及农业船舶、航空等各行各业。因此，针对其大批量使用，用来加工火花塞底部螺纹设备的全自动化显得尤为重要。本文火花塞的滚丝机设备采用嵌入式控制系统，以C8051F040为主控芯片的主控电路板，集成变频器驱动电路板和步进驱动器电路板。其对于滚丝机控制系统的改进，成本降低有着重要意义。 关键词：火花塞；滚丝机；嵌入式；C8051F040；控制系统 中文分类号：TH173.5 文献标识码：A The Control System Design of Rolling Machine on Automotive Spark Plug Based on C8051F040 JIN Rong-qun1, SHAO Wei2，LIU Qi2, Guan Yu-ming2 （1 Hebei University of Technology,Tianjin 300130,China） （2 Tianjin Asset Industrial Equipment Co,.Ltd 300130,China） Abstract：The spark plug is an important element for ignition gasoline engine, widely used in automobiles, motorcycles and agricultural ship, aviation and other industries. Fully automated equipment which is used to processing spark plug at the bottom of the thread is particularly important. This article spark plug thread rolling machine equipment with embedded control system the master chip C8051F040 as the main control circuit board, integrated inverter drive circuit board and stepper drive circuit board has a good significance for control system improvements and reduction on the cost of the rolling machine. Key words: Spark plug; rolling machine; embedded; C8051F040; controlled system 1引言 随着汽车工业的发展，火花塞也得到大量的应用。火花塞是汽油发动机中用于点火的重要元件。火花塞上的螺纹是用来连接汽车内气缸，所以对于螺纹深度、牙型、外径的要求比较高。其质量的好坏直接影响点火效果。因此，滚丝机设备技术成为关键技术之一。 简述滚丝机动作过程：筛料，送料，滚丝。原控制系统送料装置用步进电机；另外单次筛料装置用一个小步进电机；滚丝处采用变频电机控制速度。 原滚丝机设备的控制系统应用PLC与变频器采用Modbus通讯协议以通讯方式进行控制的。以PLC为主控模块的控制系统虽然应用起来很方便而且很稳定，但企业更注重的是性价比，投入成本过高使企业很难在市场竞争中站稳脚跟，因此本文涉及了以嵌入式系统取代现有控制系统的方案。随着科技的不断发展，嵌入式的应用不断加深，嵌入式系统成为了热门。嵌入式控制系统是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置，其是软件和硬件的综合体。 2 滚丝机嵌入式控制系统的总体方案 滚丝机控制系统的主要被控对象：变频器，两个步进驱动器，振动盘指示灯冷却泵电机等。该系统嵌入式有别于PLC控制系统的最大便捷之处在于其集成性，可以将主CPU，变频器，步进驱动器分别制成电路板插接到一起，所以拟自制主控电路板、变频器和步进驱动器，控制框图如图1所示，由控制框图可以确定整个控制结构由主控电路板、步进驱动器板、变频器电路板组成，对系统的设置、操作等均由触摸屏来完成，并且设置了基本的按钮和数码管的显示。 图1 滚丝机控制方案图 3 系统硬件设计 嵌入式中最主要的是单片机。根据滚丝机控制对象的特点，提出以C8051F040为主控芯片的主控电路板，集成变频器驱动电路板和步进驱动器电路板的一套嵌入式控制模块。 3.1 M