坯布微机测控系统

作者：信息来源:电子市场 2007-6-7

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摘要：介绍采用光电传感器代替昂贵的β射线测厚仪，实现坯布疵点检测与控制，及采用红外光电传感器实现坯布长度计量控制的系统。整个控制系统以8031单片机为主机，通过拨盘进行坯布厚度、坯布长度给定，实现控制。测控目前，在国内纺织行业中坯布质量的检测主要是人工通过肉眼检测的，这样检测判断的结果不够标准，而且生产...

　　摘要：介绍采用光电传感器代替昂贵的β射线测厚仪，实现坯布疵点检测与控制，及采用红外光电传感器实现坯布度计量控制的系统。整个控制系统以8031单片机为主机，通过拨盘进行坯布厚度、坯布长度给定，实现控制。
关键词：光电；坯布疵点；长度；测控

　　目前，在内纺织行业中坯布质量的检测主要工通过肉眼检测的，样检测判断的结果不够标准，而且生产率较低。为此，我们利用微机设计了一套完整的坯布测控系统，测控装置如图1所示。

1　坯布疵点检测控制
　　坯布疵点的检测是本控制系统的技术难点，原因是：（1）坯布是非金属材料，而且质地很软，用感应式、超声波法、接触式检测厚度均有困难。（2）采用β射线测厚不仅系统投资昂贵，而且造成操作工人使用心理障碍。为此，我们研制了坯布疵点传感器（由光源和感光探头组成）。在坯布的上方放置一恒光源，下方放置一光电池作检测装置，这两者始终沿着与坯布运行相垂直的方向作来回匀速运动，而且此速度远大于布的运行速度，以保证全面检测到布面。光源部分由钨丝灯泡、聚光镜、遮光罩组成。感光探头内装有硅光电池，硅光电池前装有乳白色匀光片，从而保证感光均匀。为了保证光通量能长期稳定，点灯的电源电路采用了稳压稳流措施。经验表明，使用6．2伏、0．3安灯泡，电流调到0．28安时较好。为了使硅光电池输出与光照度B0成线性关系，不采用电压输出而采用电流输出，即

　　同时，工作在800～1000lx光照范围内，其输出电流2～4mA。选用自动调零斩波式高增益低漂移运算放大器7650，实现I／V转换，即

　　输出电压范围2～4伏，为了提高系统的抗干扰能力，我们选用VFC32实现AD转换，电路如图2所示。其输出频率f与输入电压V成正比，即

　　输出频率范围为2～4kHz。外部器件数取值为：C1＝3000pF，C2＝1000pF，RIN＝1kΩ。为防止干扰从过程通道进入主机，设置光电耦合器，使VF转换器的频率信号与主机隔离。另外我们设置了由555定时器组成的脉冲整形拓展电路，从而提高了主机对脉冲计数的可靠性。整个前向通道的输出频率f与坯布厚度为指数关系，

其中X———坯布厚度（即含膏量）　　
　　K，f0———常数，与光通量等有关。
　　因计算公式复杂，在调试时保持光源稳定，布厚取标准。通过现场实时测量，f与X的关系如表1。

　　将此表数据放入内存，然后单片机根据定时0．1秒计得的脉冲数，查布厚度。当脉冲数值处于上下两个数值之间时，为确保坯布质量，厚度取上值。由于定　　时0．1秒，有时会产生一个脉冲的计时误差，观察实测表1，一个脉冲产生的坯布厚度的最大误差为

对于本系统而言精度足够。
　　坯布测控的原理为：单片机根据检测的脉冲数查找到相应的厚度与拨盘给定的标准厚度比较，若超过标准值的上下限范围则发出疵点报警，并且利用电磁铁驱动机械在坯布边沿上打印相应的记号，为下一道工序作准备。
2　坯布计长定量控制
其控制原理为：在周长10cm的芝麻杠的一端均匀地钻5个穿孔，用穿透型红外光电传感器对准穿孔位置，这样，坯布向前运行带动芝麻杠转动一周时，传感器便发出10个脉冲信号。单片微机对脉冲信号计数，并与给定长度（脉冲数）比较，若两者数值相等，就切断马达主电源实现停机，等待下一工序处理。
3　控制系统硬件
　　系统硬件图如图3所示，本系统采用8031为中央处理器，AD转换采用VF32，8253的一个计数输入端作为坯布厚度检测的输入接口，T0口作为定量计长输入接口，8255的A口、B口、C口作为拨盘、显示器、控制键的接口，8155的A口、B口、C口分别作为控制传感器动态测量继电器、打印输出继电器、计长控制继电器的输出接口，T1口定时0．1秒，作为坯布厚度检测的周期。
4　系统软件
　　系统软件主程序框图如图4所示。系统复位以后，进行初始化设置，包括8253、8155、8255初始化，内存、显示等初态设置。然后进入控制键处理子程序，若读入数据01，则置“控制”标志，表示既测量显示又控制输出；若读入数据为02，则置“测量”标志，表示只测量显示不控制输出，此时适用于布有接头、光源故障，暂停控制；若为其他数据，则直接返回。接着是读坯布厚度设定值及定量长度设定值子程序，此值由拨码开关给出；长度测量采用中断方式，计满长度，转入中断，关断马达电源；坯布厚度检测采用定时中断方式，0．1秒读一次。上述结果送显示子程序显示，连续采集10次，进行滤波处理，并与给定值判断比较实现报警控制。