基于單片機的牙輪鉆機智能潤滑控制系統(tǒng)

蔣利兵

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012 )

基于單片機的牙輪鉆機智能潤滑控制系統(tǒng)

蔣利兵

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012 )

為了解決牙輪鉆機潤滑中邏輯控制的問題，提出了一種牙輪鉆機新型潤滑控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，能有效控制設(shè)備干油潤滑和稀油潤滑的啟停、潤滑壓力檢測、低油位檢測、潤滑故障報警等，并在LCD屏上實時顯示系統(tǒng)的運行及監(jiān)控數(shù)據(jù)，使得潤滑系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，進一步保證了設(shè)備各機械轉(zhuǎn)動部件得到充分可靠的潤滑，使?jié)櫥到y(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活選擇潤滑工作模式以及潤滑參數(shù)。

牙輪鉆機；潤滑系統(tǒng)；單片機；抗干擾措施

0 概 述

潤滑是牙輪鉆機工作時很重要的環(huán)節(jié)，如果潤滑不到位，鉆機的各個機械磨損部件很容易損壞，影響設(shè)備生產(chǎn)效率，增加維護勞動量及運行成本。目前國內(nèi)生產(chǎn)的YZ-35、YZ-55等系列牙輪鉆機上配備的潤滑控制系統(tǒng)，普遍采用簡單的JS系列晶體管時間繼電器和普通繼電器完成簡單的邏輯控制，特別難以實現(xiàn)對于稀油潤滑工作邏輯較強的控制要求，因此，也不能監(jiān)視潤滑系統(tǒng)的各類故障和運行情況，在使用中受到限制，達不到更高的控制要求。利用單片機技術(shù)，可完成很強的程序邏輯運算，實現(xiàn)更復(fù)雜邏輯運算，達到更精確的時間控制，實現(xiàn)智能化數(shù)字潤滑系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計及其功能

系統(tǒng)主要由單片機、LCD顯示屏、I2C總線數(shù)據(jù)存儲器、系統(tǒng)設(shè)置、信號檢測輸入以及輸出控制模塊組成，見圖1。

圖1 系統(tǒng)組成

采用單片機為核心的控制系統(tǒng)，對各種輸入信號根據(jù)要求在內(nèi)部進行高速運算處理后再將處理后的信號輸出，控制執(zhí)行機構(gòu)動作。單片機的工作是由軟件來控制，控制系統(tǒng)的功能完全由軟件決定的。輸入檢測信號傳感器的觸點上均經(jīng)過繼電器隔離輸入，以防止外圍危險電源引入導(dǎo)致?lián)p壞單片機，確保潤滑系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。采用LCD顯示屏監(jiān)控顯示潤滑周期、潤滑時間、潤滑故障以及潤滑系統(tǒng)當前工作狀態(tài)，潤滑系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示采用英文或英文字母縮寫組合，直觀的向工作人員顯示各類數(shù)據(jù)信息，以便于工作人了解顯示代碼的意思和功能?？赏ㄟ^按鍵設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)以及工作模式，其中，系統(tǒng)潤滑周期可設(shè)置成1～255 min，潤滑時間可設(shè)置成1～15 min，并將設(shè)置的各類參數(shù)數(shù)據(jù)保存在存儲器24C02I2C總線中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)永久保存。

潤滑控制系統(tǒng)有3種工作模式的，可根據(jù)需要選擇其中1種工作模式工作，并具有低油位、潤滑故障等保護功能。

2 主要控制原理

潤滑系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的工作模式循環(huán)地對設(shè)備進行潤滑工作，潤滑定時采用倒計時定時方法。當潤滑周期到達時，單片機輸出一個潤滑信號，通過繼電器控制氣泵電磁閥的通斷來控制潤滑泵的工作，工作中，單片機對潤滑油壓開關(guān)信號進行實時采樣檢測，直到潤滑結(jié)束，如果檢測到有壓力信號，并判斷潤滑成功，接著下一輪潤滑周期定時。如果沒有檢測到壓力信號，則判斷潤滑失敗，此時在LCD屏顯示故障代碼以及輸出潤滑報警指示。

系統(tǒng)運行模式可設(shè)置Mode為1,2,3三種潤滑模式。

(1) Mode=1時，潤滑系統(tǒng)按設(shè)定的潤滑時間輸出潤滑控制，直到潤滑時間結(jié)束后停止輸出控制信號，進行下一輪潤滑周期定時。

(2) Mode=2時，潤滑系統(tǒng)按設(shè)定的潤滑時間輸出潤滑控制，潤滑工作期間，若檢測到潤滑油壓達到設(shè)定壓力時，系統(tǒng)停止?jié)櫥敵隹刂疲⑦M行下一輪潤滑周期定時。

(3) Mode=3時，潤滑按設(shè)定的潤滑時間輸出潤滑控制，潤滑工作期間，若有檢測到潤滑壓力時，停止?jié)櫥敵隹刂?，并延時10 s等待油壓泄壓，繼續(xù)輸出潤滑控制，這樣循環(huán)工作，直到潤滑結(jié)束。

當油壓或油位開關(guān)損壞時，而又不能影響設(shè)備正常潤滑的需求時，可根據(jù)現(xiàn)場實際需要，將低油位檢測、潤滑壓力檢測可設(shè)置成關(guān)閉，當有低油位、潤滑壓力故障報警時，潤滑系統(tǒng)仍然按設(shè)定的潤滑參數(shù)，對設(shè)備進行循環(huán)周期潤滑，并且在LCD屏上顯示故障代碼以及有故障報警輸出指示。

潤滑系統(tǒng)在非編程模式時，無論潤滑系統(tǒng)當前處于任何狀態(tài)，如故障、缺油鎖定等狀態(tài)下，按下強制潤滑按鍵，可立即實現(xiàn)潤滑工作。因此在調(diào)試或者潤滑報警時，強制潤滑可方便工作人員對設(shè)備進行必要的潤滑控制。

3 系統(tǒng)抗干擾措施

自動潤滑控制系統(tǒng)在牙輪鉆機上運行時，由于工作環(huán)境及其惡劣，難免會有多種干擾因素，對潤滑系統(tǒng)造成錯誤的輸入信號，將影響潤滑系統(tǒng)的正常運行。抑制干擾、提高信噪比，對潤滑系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性具有極其重要意義。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，減少各種來自環(huán)境的干擾，綜合運用了軟硬件抗干擾技術(shù)，提高潤滑系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(1) 采用繼電器隔離。單片機的輸入輸出I/O口，通過DC12V微型繼電器進行隔離，以使單片機的輸入輸出接口完全與外界強電隔離，以防止單片機因強電的導(dǎo)入燒壞單片機，單片機輸入輸出控制口先經(jīng)PNP晶體管8550放大驅(qū)動，然后再驅(qū)動繼電器。由于繼電器線圈屬于感性負載，因此繼電器線圈兩端并聯(lián)一個續(xù)流二極管，以保護晶體管的使用壽命。為了使繼電器能正常工作，晶體管基極加上一個10 K上拉電阻，以提高繼電器工作的可靠性。

(2) 軟件抗干擾。軟件抗干擾是為了消除潤滑系統(tǒng)在按鍵輸入設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)或者采集外界信號輸入的波動，以提高信號采集判斷的準確性，消除因瞬間的干擾信號輸入，造成單片機判斷錯誤的輸入信號，導(dǎo)致潤滑系統(tǒng)誤動作。軟件消抖方法采用信號輸入延時掃描，單片機檢測到有信號輸入時，此時延時5～10 ms，再次對輸入信號進行檢測，若檢測到信號為同一信號，即為真信號，由單片機判斷有信號輸入，并執(zhí)行相應(yīng)輸入信號的功能，若延時后未檢測到信號或不為同一信號，那么由單片機判斷本次輸入信號為干擾信號，單片機舍棄本次輸入信號的采集，并不作任何響應(yīng)，完成一次信號采集過程。

4 結(jié) 論

采用單片機為核心，對牙輪鉆機設(shè)備各轉(zhuǎn)動部件進行潤滑控制，其運行穩(wěn)定可靠，有強大的程序邏輯運算功能，能實現(xiàn)邏輯復(fù)雜的邏輯控制，彌補傳統(tǒng)簡單潤滑控制系統(tǒng)的不足，能根據(jù)設(shè)備情況對潤滑控制要求實現(xiàn)精確控制，以讓設(shè)備的潤滑達到更佳狀態(tài)，從而減少機械磨損，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性。

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2014￣09￣22)

蔣利兵(1986-)，男，湖南永州人，助理工程師，從事自動化控制系統(tǒng)的研究設(shè)計,Email：jianglb1014@163.com。