基于stm32的沖床自動出料分揀控制器設計

　　摘要：文章描述了如何應用意法公司的stm32f103c8t6片上系統來實現一款沖床出料自動化控制器的設計。系統能夠接受光電傳感器輸入信號，按鍵輸入信號，控制氣動電磁閥進行可靠工作。能夠實現密封圈產品制造過程中成品和廢料的可靠分離。
　　
　　關鍵詞：沖床；自動化；控制器
　　
　　引言
　　
　　沖壓自動化技術和信息技術一樣，目前還有很多工廠的沖壓廢料清除方式都是zui原始的人工清掃，機箱裝載。手工生產線需停機清掃，自動生產線雖不停機，但清掃時極不安全。同時手工清掃廢料及目前廢料收集方式使整個生產現場顯得零亂。廢料滿地散落，場地不清潔，人工清除廢料勢必停機作業，影響生產效率。在沖壓作業中，沖壓機械設備、模具、作業方式對安全影響很大。實現沖壓機械化和廢料收集自動化，能大幅度提高沖壓設備的利用率和勞動生產率，并保證人身安全。但是，沖壓作業的動作頻率高，又多數是薄板加工，所以保證沖壓機械化和廢料收集自動化的可靠性在技術上實現的難度較大。沖壓廢料的收集常常需要停機工作，既影響生產，又極不安全。目前，國內、外研究的輸送裝置往往只針對一種沖壓產品，當遇到模具墊腳高度、間距及位置不一，夾模器的干涉等問題時，從模下自動清除廢料非常困難，本文涉及了一種沖壓自動出料分揀控制器的設計，在實際應用中有顯著效果。
　　
　　1、系統硬件構成
　　
　　1．1氣動電磁閥選擇
　　
　　出料分揀采用氣動技術，通過不同方向的壓縮空氣分揀成品和廢料。氣動技術是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術，以氣動元件與機械、電氣、電子等部分或全部綜合構成的控制回路，使氣動元件按生產工藝的需要，自動按設定的順序或條件動作的一種自動化技術。用氣動控制技術實現生產過程自動化，是工業自動化的一種重要技術手段，也是一種低成本的自動化技術。本文采用了Festo公司的先導式電磁換向閥進行氣壓換向。先導式電磁換向閥則是由直動式電磁閥和大型氣控換向閥二部分組成。其中直動式電磁閥部分又稱為電磁先導閥。先導式電磁換向閥是利用電磁先導閥線圈得電后，輸出的先導氣壓來推動大型氣控換向閥（主閥）閥芯動作實現換向的。　　
　　1．2光電傳感器選擇
　　
　　位置檢測元件采用電氣行程開關或接近開關。接近傳感器是一種具有感知物體接近能力的器件，本文采用Omron公司的漫反射光電傳感器3個，分別裝在凸輪的相對位置上。漫反射式光電傳感器對物體進行檢測時，發射器能發出一束可調制的不可見紅外光，當被測物體經過光束時，光線被物體表面反射回接收器，傳感器便有信號輸出。
　　
　　1．3stm32綜述
　　
　　本文采用了ST公司的stm32f103c8t6作為核心控制器。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARMCortex-M3內核。*的外設1μs的雙12位ADC、4Mb／s的UART、18Mb／s的SPI、18MHz的I／O翻轉速度。低功耗在72MHz時消耗36mA（所有外設處于工作狀態），待機時下降到2μA，zui大的集成度復位電路、低電壓檢測、調壓器、的RC振蕩器等。標準的STM32外設（包括一個PWM定時器），高性能的32位ARMCortex-M3CPU，這些特牲使開發人員可以在設備上（如家電、樓宇或工業自動化）整合多種功能，如馬達控制、用戶界面控制和設備互連功能。其它目標應用包括需要聯網、數據記錄或USB外設擴展功能的系統。
　　
　　1．4系統主電路設計

　　
　　1．5電磁閥驅動電路設計

　　
　　1．6傳感器輸入信號調理電路

　　
　　2、軟件系統設計
　　
　　本系統在微控制器上內嵌μC／OS-III操作系統。
　　
　　2．1μC／OS-Ⅲ介紹
　　
　　μC／OS-III是一種可移植的、可植入ROM的、可裁剪的、搶占式的、實時多任務操作系統內核。它是micrium公司推出的第三代RTOS，提供了別的RTOS所不具備的特點。比如支持無限個任務，可以在任務運行時測試其性能，直接發信號量或者消息給任務。
　　
　　本文的軟件開發環境是IAREmbeddedWorkbenchforARM6．21。
　　
　　2．2系統移植
　　
　　μC／OS-Ⅲ可以移植到很多處理器上，和處理器相關的代碼用匯編和C混合編程來實現。只要處理器滿足下面幾個條件。
　　
　　·處理器必須要有ANSIC編譯器和可重入代碼
　　
　　·處理器要支持中斷
　　
　　·中斷可以被使能或者禁止操作
　　
　　·處理器要有一個硬件堆棧
　　
　　·處理器有足夠RAM給μC／OS-Ⅲ系統和任務存放變量和數據結構
　　
　　·編譯器要支持32位數據類型，有些編譯器應該支持64位數據類型
　　
　　·處理器有相關指令能夠保存堆棧指針和處理器相關的寄存器
　　
　　本文采用stm32f103c8t6這款芯片滿足上述要求。　　
　　根據μC／OS-Ⅲ結構，只要修改和處理器相關的4個文件：os_cpu．h、os_cpu_a．asm、os_cpu_a．inc和os_cpu_c．co。
　　
　　2．3應用層程序架構設計
　　
　　把軟件系統劃分成4個任務，一個任務即一個線程，每個任務內構建立信號量，任務和中斷間通訊可以通過信號量進行通訊，通過信號量，能把每個任務打包成基于信號量的簡單干凈API。
　　
　　App_TaskStart任務：此任務負責初始化、按鍵檢測處理、任務建立、信號量建立。　　
　　傳感器觸發事件任務，此任務等待傳感器輸入信號，然后控制電磁閥進行工作。　　
　　3、結語
　　
　　根據本方案設計出的沖床出料自動分揀控制器具有很高的性價比，在密封圈行業能產生極大的經濟效益，具有很高的市場應用價值。