校企合作項目之石材切割機(jī)智能控制的改裝

姚 杰

慈溪市周巷職業(yè)高級中學(xué)，浙江 慈溪 315324

?

校企合作項目之石材切割機(jī)智能控制的改裝

姚 杰

慈溪市周巷職業(yè)高級中學(xué)，浙江 慈溪 315324

智能控制；校企合作；單片機(jī)

一、項目來源

在一次上單片機(jī)課時，我正給同學(xué)們講解單片機(jī)控制直流電機(jī)的時候，有個學(xué)生突然問我單片機(jī)能不能控制交流電機(jī)，我的回答當(dāng)然是可以。在課后我們深入溝通了一下，原來他的親戚正想要改造一下石材切割機(jī)的控制面板，需要控制交流電機(jī)。在他的引領(lǐng)下我和幾個老師一起去參觀了一下企業(yè)，正如他所說的企業(yè)想把老式的機(jī)械式控制面板改造成用單片機(jī)控制的面板，使得更加智能化，并且降低成本。

二、項目方案制定

企業(yè)給出了智能控制面板的功能要求：

(一)能單獨(dú)開啟和關(guān)閉風(fēng)機(jī)1、風(fēng)機(jī)2、風(fēng)機(jī)3、水泵。

(二)一鍵開啟風(fēng)機(jī)1、風(fēng)機(jī)2、風(fēng)機(jī)3、水泵，要求電機(jī)與電機(jī)開啟間隔兩秒。

(三)具有定時倒計時功能，并且隨時可調(diào)。

(四)開啟或關(guān)閉風(fēng)機(jī)或水泵具有提示功能。

根據(jù)企業(yè)的要求，我們幾位老師進(jìn)行深入探討與研究，考慮到性價比決定用STC單片機(jī)驅(qū)動繼電器來控制交流電機(jī)的開與關(guān)。接下來根據(jù)各自的特長進(jìn)行了項目的分工，會編程的老師進(jìn)行編程，硬件電路掌握好一點(diǎn)的老師設(shè)計電路，會CAD的老師畫圖開模等等。

三、項目實(shí)施

本智能控制器以單片機(jī)為核心，結(jié)合數(shù)碼管顯示電路、驅(qū)動電路、按鍵輸入電路來完成對交流電機(jī)的控制?？蚣軋D如下：

圖1 系統(tǒng)框架圖

(一)電源電路：此系統(tǒng)的電源供電是由變壓器降壓，經(jīng)過橋式整流濾波穩(wěn)壓得到12V的電源供給驅(qū)動電路，再經(jīng)過7805穩(wěn)壓管得到5V電供給其他模塊。

(二)單片機(jī)：考慮到交流電機(jī)對系統(tǒng)有很強(qiáng)的干擾，此系統(tǒng)選用高抗干擾的STC單片機(jī)，其內(nèi)部資源豐富，系統(tǒng)中不僅在硬件上進(jìn)行抗干擾措施，在軟件上也應(yīng)用了抗干擾技術(shù)。

(三)按鈕輸入：系統(tǒng)中通過輕觸按鈕動作來控制交流電機(jī)的運(yùn)作，同時也可用以調(diào)整時間。

(四)數(shù)碼管顯示，LED燈指示：數(shù)碼管選用四位一體，使得硬件設(shè)計更加方便，用于顯示倒計時。LED燈用于指示交流電機(jī)的狀態(tài)，運(yùn)行時燈亮。

(五)驅(qū)動電路：驅(qū)動電路主要由繼電器構(gòu)成，系統(tǒng)最終需要用弱電控制強(qiáng)電，控制電機(jī)。用繼電器做驅(qū)動和隔離是一個比較好的選擇。

四、項目創(chuàng)新點(diǎn)

本智能控制器與傳統(tǒng)的控制面板相比有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

(一)性價比超高：傳統(tǒng)的控制面板用的元件大而貴，定時還要用額外的時間定時器，成本大大提高，而此智能控制器則用單片機(jī)的內(nèi)部定時器資源代替了傳統(tǒng)的時間定時器，用輕觸按鈕代替了大按鍵，成本大大減少，給廠家?guī)砹撕艽蟮睦麧櫋?/p>

(二)智能化：傳統(tǒng)的控制面板很難完成連續(xù)控制電機(jī)的功能，控制對應(yīng)的電機(jī)需要按下對應(yīng)的按鍵，而此智能控制器可以通過單片機(jī)的編程輕松完成各種功能，控制方便簡單，并且還有實(shí)時顯示功能，使產(chǎn)品走在科技前沿。

(三)接線方便：智能控制器的接線非常的方便，只要從驅(qū)動電路中的繼電器常開端引出線即可，而傳統(tǒng)的控制面板中按鍵和時間定時器都需要額外的接線，使得接線很麻煩，這一替代省時省力。

圖2 控制電路板

圖3 驅(qū)動電路板

圖4 實(shí)物圖

五、市場前景

隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，傳統(tǒng)的控制面板已經(jīng)不能滿足人們的需要。他們需要的更趨向于智能化，控制更加方便，類似本智能控制器這樣的面板一定會是一個趨勢，傳統(tǒng)將被取代。

企業(yè)主要是以盈利為目的，本智能控制器成本遠(yuǎn)比傳統(tǒng)的控制器要低的多，如果批量用的話，可以為企業(yè)賺取更多的利潤，市場前景應(yīng)該看好。

六、項目收獲

在這個項目中我們收獲了很多，特別是交流電機(jī)啟動和停止瞬間對系統(tǒng)的干擾很強(qiáng)，我們做了很多的抗干擾措施，有軟件抗干擾也有硬件抗干擾。在一次一次的失敗中我們吸取教訓(xùn)，一個一個地克服難點(diǎn)，最終在團(tuán)隊的努力下把這個校企合作的項目完成了，并且進(jìn)行了批量的生產(chǎn)。

G642；TP

A

1006-0049-(2017)11-0179-01