紡織檢測設備的開發

關鍵詞：可編程控制器　單片機　傳感器　文本顯示器

    紡織檢測設備有傳感檢測部分，信號放大部分，信號傳輸部分，程序執行部分以及文本顯示部分。傳感檢測部分有光敏傳感器和含鐵合金傳感器組成，光敏傳感器檢測明火暗火，檢測到信號之后，傳給PLC,PLC執行相應的動作，聲光報警，再通過電磁閥把感應到的棉花抽到廢料箱中；含鐵合金傳感器檢測含鐵合金，檢測到有鐵合金后，傳輸出模擬信號，模擬信號經過信號放大器把模擬信號放大，再傳給模數轉換模塊，把模擬信號轉換為數字信號給單片機，再通過單片機編程把模擬信號轉換成數字信號，通過232串口傳輸給MAX232，MAX232再把數字信號傳輸給PLC,PLC再根據數字信號做出相應的動作，聲光報警，再通過電磁閥把感應到的棉花抽到廢料箱中。

一、傳感檢測部分

    傳感檢測部分分為光敏傳感器和含鐵合金傳感器。光敏傳感器檢測明火和暗火，只要有光就可以檢測出來；含鐵合金傳感器檢測鐵絲，螺釘，含有鐵合金的硬物體。
    （一）、光敏傳感器檢測明火和暗火的過程
    光敏傳感器檢測是有光敏元件444,它的耐壓是12V。根據要求要檢測明火和暗火，光敏元件檢測到光，傳感器有兩個同樣的傳感設備，要求角度對準，如果達不到要求，檢測不到光源，角度要成120度，才能呈現良好的檢測明火和暗火的能力，檢測到的信號只有很小的信號，有2～3V的電壓，根據艾默生 PLC的輸入觸發電壓是18～24V,需要把檢測到的信號，把電平拉高到18～24V，拉高電平有幾種方法：
    1、三極管開關電路，檢測到的信號給基極加上，觸發導通，使2～3V轉換成18～24V，從而驅動艾默生PLC，做出相應的動作。
    2、光耦驅動，根據傳感器傳出的2～3V電壓，觸發光耦的發光二極管，通過光觸發光敏三極管，由于光敏三極管的管壓加的是24V，所以可以達到艾默生PLC需要的觸發電壓，由于光耦有信號隔離的作用，可以把尖峰脈沖濾出掉，還有其它雜質信號，只保留有用的觸發信號，所以該傳感器使用此光耦驅動。
    （二）、含鐵合金傳感器檢測鐵合金
    含鐵合金傳感器是根據電感量的變化，檢測含有鐵合金的物質。含鐵合金傳感器是有電感線圈分布不同的位置，根據鐵從該電感線圈中通過時，電感量有所變化，根據變化量的大小，可以知道是大鐵屑、中鐵屑、小鐵屑三種。原理就是楞次定律：根據鐵通過電感線圈，產生電感量的變化。

二、信號放大部分

    信號放大部分主要是為含鐵合金傳感器設計的。因為含鐵合金傳感器感應到的電感量的變化很小，達不到電路設計要求，還有電路的靈敏度的調節，都是在信號放大電路里可以調節的。信號放大電路把含鐵合金傳感器檢測到的微弱信號，經過差分放大電路放大，再經過4066、3140、OP07AJ、LM358 等芯片的處理之后，把微弱的信號放大。針對含鐵合金傳感器的靈敏度的問題，在信號放大部分可以調節，通過改變差分放大電路的分布電阻來調節靈敏度。

三、信號傳輸部分

    信號傳輸部分也是針對含鐵合金傳感器這一部分設計的，它是用51單片機來實現模擬信號向數字信號的改變的。信號傳輸部分把含鐵合金傳感器傳過來的模擬信號先經過模數轉換模塊0832，然后給51單片機，之后給通信模塊MAX232、MAX485，再傳給PLC，PLC執行相應的動作。單片機里編有相應的模數轉換程序，然后在經過通信電路，在通信的同時要了解Modbus協議。通信程序分為兩種。
    （一）、模數轉換程序如下：
    ADCS BIT P3.5 ;使能接口
    ADCLK BIT P3.4 ;時鐘接口
    ADDO BIT P3.3 ;數據輸出接口
    ADDI BIT P3.3 ;數據輸入接口
    CH EQU 30H ;通道選擇寄存器
    ADOUT_M EQU 31H ;數據輸出寄存器
    ADCONV: MOV CH,#01H ;裝入通道選擇值
    ;（00H：CH0+CH1-，01H：CH0-CH1+，02H：CH+，03H：CH-）
    SETB ADDI ;初始化通道選擇
    NOP
    NOP
    CLR ADCS ;拉低/CS端
    NOP
    NOP
    SETB ADCLK ;拉高CLK端
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿
    MOV A,CH
    MOV C,ACC.1 ;確定取值通道選擇
    MOV ADDI,C
    NOP
    NOP
    SETB ADCLK ;拉高CLK端
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿2
    MOV A,CH
    MOV C,ACC.0 ;確定取值通道選擇
    MOV ADDI,C
    NOP
    NOP
    SETB ADCLK ;拉高CLK端
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿3
    SETB ADDI
    NOP
    NOP
    MOV R7,#8 ;準備送下后8個時鐘脈沖
    AD_11:MOV C,ADDO ;接收數據
    MOV ACC.0,C
    RL A ;左移一次
    SETB ADCLK
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;形成一次時鐘脈沖
    NOP
    NOP
    DJNZ R7,AD_11 ;循環8次
    MOV C,ADDO ;接收數據
    MOV ACC.0,C
    MOV ADOUT_M,A
    MOV R7,#8
    AD_13:MOV C,ADDO ;接收數據
    MOV ACC.0,C
    RR A ;左移一次
    SETB ADCLK
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;形成一次時鐘脈沖
    NOP
    NOP
    DJNZ R7,AD_13 ;循環8次
    CJNE A,ADOUT_M,ADCONV ;數據校驗
    SETB ADCS ;拉高/CS端
    CLR ADCLK ;拉低CLK端
    SETB ADDO ;拉高數據端,回到初始狀態
    RET
    （二）、通信程序如下：
    MOV TMOD,#10H ；定時器1工作于方式1
    MOV TH1,#0FFH ；定時器1計數初值
    MOV TL1,#0FDH ；設置波特率9600bit/s
    SETB EA ；開中斷
    CLR ES　　　　　??；禁止串行中斷，送數據塊的長度
    STEB TR1　　　　??；啟動定時器1
    LCALL LOOP ；調用模數轉換程序
    MOV SCON,#40H　　 ；串行口工作于方式0
    MOV SBUF,A ；把模數轉換的數字信號送到SUBF,啟動發送
    JNB TI,$　　　　　；等待發送完
    CLR TI　　　　　　；清零TI

四、程序執行部分

    程序執行部分有艾默生PLC來控制，它把光敏傳感器和含鐵合金傳感器傳過來的信號，做出相應的處理。光敏傳感器是通過輸入輸出點來控制繼電器；含鐵合金傳感器是通過通信1口，通過通信傳過來的數據，控制繼電器。繼電器控制輸出。輸出有聲光報警和控制電磁閥。程序執行的兩部分：
    （一）、光敏傳感器傳來信號的處理
    光敏傳感器出來的是兩路信號，只要有信號，就觸發艾默生PLC的輸入點，根據艾默生PLC的內部程序處理邏輯，發生相應的動作，報警10S，驅動電磁閥，閥門關閉，抽風機把檢測出來的棉花抽到廢料桶里。
    （二）、含鐵合金傳感器傳來信號的處理
    含鐵合金傳感器出來的信號，通過信號放大電路、單片機通信電路，經過串口通信給艾默生PLC，交給艾默生PLC內部的數據存儲器，根據數據量的大小，用數據比較指令，進行比較，再經過艾默生PLC內部儲蓄處理邏輯，發生相應的動作，報警10S，驅動電磁閥，閥門關閉，抽風機把檢測出來的棉花抽到廢料桶里。
    
五、文本顯示部分

    文本顯示部分有文本顯示器AutoeViewMD204L，主要顯示含鐵合金傳感器傳出來信號量的大小，以及根據數據量的大小，可以顯示出是大鐵屑、中鐵屑、小鐵屑，這些都是可以根據AutoeViewMD204L的編程軟件，編寫程序，可以從文本顯示器上顯示出來。 AutoeViewMD204L可以和艾默生PLC通信，所以選用AutoeViewMD204L文本顯示器。

結束語

    紡織檢測設備的開發，解決了紡織行業的重大問題，使紡織機械可以很好的運行。由于使用了先進的技術，使紡織機械提高了很大的可靠性。

參考文獻

    ① 《EC20系列可編程控制器用戶手冊》，艾默生網絡能源公司
    ② 《AutoeViewMD204L文本顯示器使用手冊》
    ③ 朱定華，戴汝平，編著，《單片機微機原理與應用》，清華大學出版社與北方交通大學出版社，2003.8