掛蠟機控制器設計

摘要：介紹掛蠟機控制器的設計方法，采用單片機控制，系統由鍵盤電路、單片機、A／D轉換器、液晶顯示器、時間電路和驅動電路等組成。根據系統要求，對單片機選擇、鍵盤接口、時間電路接口、液晶顯示電路接口、A／D轉換器接口和驅動電路的設計作了較詳細的介紹，并對電路的工作原理進行了介紹。
關鍵詞：單片機；液晶顯示器；時間電路；A／D轉換器；溫度傳感器

1 控制器功能
掛蠟機控制器是根據用戶對系統的要求研發而成的。該產品是膛體在出廠、封存時，需要在膛體內表面均勻涂一層防護蠟，采用人工操作費時費力，需要的勞動力較多，增加了企業的經濟負擔。基于此，掛蠟機運用單片機控制技術，采用選擇性一鍵式操作，自動完成蠟加溫、保溫、掛蠟全部過程。簡單快捷完成掛蠟任務，解放了生產勞動力，有利于企業經濟發展。

2 技術指標
●蠟加溫的溫度：最高120℃；
●蠟保溫的溫度；95℃～100℃；
●膛體內掛蠟厚度：1～2毫米；
●一鍵操作，整個掛蠟過程全部自動完成；
●可對溫度和時間等進行設定。

3 功能分析
膛體的出廠、封存是與其它相關部分形成一套完整設備時，進行出廠、封存，因此掛蠟任務必需在整套設備成品區完成；而蠟體在常溫常壓狀態下為固態，完成均勻掛蠟任務較困難。綜合分析，完成均勻掛蠟任務，必需對蠟體進行解溶，將掛蠟機與膛體連接，形成一套完整的掛蠟系統，因此掛蠟機控制器必需具備以下功能：
(1)蠟體和膛體加溫功能；
(2)對儲蠟箱的溫度和膛體溫度進行檢測功能；
(3)自動掛蠟功能；
(4)對溫度和時間等進行設定的功能。

4 設計方案
4．1 設計原則
(1)可靠性、安全性要符合人性化設計原理；
(2)控制系統設計，采用單片機控制技術，一鍵式操作，操作簡單，操作、維護人員少。
4．2 加熱、恒溫系統
加熱、恒溫的執行機構均采用電熱管，升溫并恒溫蠟，保持蠟為液態。本系統分為存儲箱加熱裝置和恒溫裝置兩個部分，用以保證掛蠟前蠟體為液態。
加熱、恒溫系統完全自動化控制，采用溫度傳感器來監測溫度，用單片機控制加熱的時間與恒溫啟動的時間。加熱溫度最高為120℃，恒溫溫度最高為95℃～100℃。
存儲箱加熱、恒溫裝置安裝于箱體底部，溫控信號的輸入、輸出由單片機直接控制，控制器安裝于箱體外。
4．3 控制系統
控制系統采用單片機控制，硬件由單片機及接口電路、溫度傳感器、顯示電路、鍵盤電路和加溫驅動電路等組成。軟件完成對以上各部分的控制，可完成對整個系統控制，整個設備中的加熱、恒溫、掛蠟等均由單片機控制，操作員只需在控制面板上選擇操作命令即可。

5 系統控制要求
(1)對兩個模擬信號進行采集：箱體溫度和膛體溫度(NTC電阻信號，4～20mA信號)。
(2)有二個輸出控制點：二個開關輸出(給箱體和膛體加溫)。
(3)控制要求：實測箱體溫度值與設定溫度值比較，當實測溫度低于設定的最低溫度值時，閉合1號開關，給箱體加溫。當實測溫度高于設定的最高溫度值時，打開1號開關，停止箱體加溫。實測膛體溫度值與設定溫度值比較，當實測溫度低于設定的最低溫度值時，閉合2號開關，給管腔加溫。當實測溫度高于設定的最高溫度值時，打開2號開關，停止管腔加溫。系統帶實時時鐘。
(4)顯示要求：液晶文本顯示，顯示兩個測量溫度，分別顯示加溫和保溫狀態，顯示實時時鐘。
(5)設計一組鍵盤：對溫度的控制范圍等進行設置和掛蠟的啟停控制。

6 系統設計
6．1 系統框圖
根據系統要求所設計的硬件系統如圖1所示，其由9部分組成，各部分的作用如下：

(1)鍵盤電路：對系統進行各種參數的設置和對系統進行控制，共設6個鍵。
(2)時間電路：產生系統的日期和時間，如產生年、月、日、時、分、秒，并對這些參數進行存儲。
(3)單片機：是系統的核心，用它對系統各部分進行管理控制。
(4)電源電路：對220 V交流電壓進行變壓、穩壓，產生系統所需的各種電壓。
(5)顯示電路：用來顯示系統的工作情況，如溫度、日期和時間。
(6)A／D轉換電路：將溫度傳感器檢測到的模擬電壓轉換成數字量輸入單片機。
(7)溫度傳感器：將測試點溫度的變化轉換成電流送A／D轉換器。
(8)驅動電路：將單片機輸出的控制信號變成執行機構所需功率的驅動信號送執行機構。
(9)執行機構：在驅動信號的作用下，完成最終任務的執行。