专利名称：基于单片机的无线智能电磁吸盘控制器的制作方法
技术领域：
本发明是基于单片机的无线智能电磁吸盘控制器，属于智能控制领域。
背景技术：
进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国电磁吸盘行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WT0，近年来，电磁吸盘行业的出口也形势喜人:2008年，全球金融危机爆发，我国电磁吸盘行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降、出口减少等，电磁吸盘行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面；2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国电磁吸盘行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。电磁吸盘的优化设计及制造等一直是困扰我国相关生产企业的难题之一。电磁吸盘因设计方法和使用材料的差别在性能上有很大的差别，近年来也在不断的改进和进步。电磁吸盘最初是用在磨床上来代替螺栓和夹板来固定被磨削的工件，这样的电磁吸盘比较简单.随着企业的发展，企业对电磁夹具需求量越来越大，提出的要求也越来越高，促使人们对电磁吸盘进行一系列的改进。 长期以来，粗放式的设计造成原材料的浪费很大，居高不下的成本一直困扰着电磁吸盘的生产商，如何节约成本，生产出让用户满意的产品，一直是电磁吸盘生产企业追求的目标之一。课题采用新型集成电路控制，增加了可靠性。它输出电流连续可调，可满足不同磨床吸盘加工不同工件对磁力的要求；退磁时间长短可调使磨床加工不同的材料均能取得最佳的退磁效果；具有过压、过流、短流、短路、过热等保护功能；故障代码显示，方便排除故障。该充退磁装置在同类产品中具有一个非常突出的优势，那就是与物联网技术的紧密结合，通过无线传感技术进行通信，可以将控制器运行过程中的各种数据，故障信息实时传送给管理中心，能让操作人员感知产品加工的质量和便于大规模生产的统一调度和管理。并且可以实现人员非接触式操作，大大提高了工作的安全性和生产效率。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供了一种基于单片机的无线智能电磁吸盘控制器的设计方法，采用新型集成电路控制，增加了可靠性。其具体技术方案是这样的:一种基于单片机的无线智能电磁吸盘控制器的设计方法，其特征包括:实现智能控制，加入无线模块，专家决策数据库三个方面。其特征在于外围电路部分对输出的电流部分进行智能控制，使吸盘的输出电流保持在人们所需要的值，达到节约能量，降低成本的目的；智能模块部分运用无线传感技术自动识别充退磁电磁吸盘，并获取相关数据，提高产品管理效率.同时，对加工器件实时监控、调控；构架专家决策数据库能够系统运行时，通过前馈和反馈分别获取吸盘和工件吸附力矩和应变力等信息，依据数据库中的专家经验，实时决策，调整电磁线圈电流值和加工设备的速度，同时基于RFID技术将信息无线传递管理中心，便于统一调度和管理。
本发明通过上述算法能够:提高吸盘控制的可靠性，实现智能控制和无线控制，进一步提高电磁吸盘的工作效率等。
图1强电部分PCB电路板；图2弱点部分PCB电路板；图3系统控制原理框图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实例对本发明做进一步说明:(I)系统控制原理:根据图3，系统的充退磁由以闭环系统控制，控制器选用PID控制算法，首先由用户通过键盘设置需要的充退磁参数，控制器取设置值与电流检测系统的检测值之差e (t)，通过对误差e (t)进行PID控制，消除可能在平衡点附近出现的小幅度振荡现象，使吸盘的输出电流值稳定在设定值附近，且误差在允许的范围内。控制器的输出作用于光电隔离开关上，将控制电路与主电路进行光电隔离，控制主电路吸盘的操作[4]。电流检测系统检测吸盘的工作电流，再将值返回到控制器，从而实现闭环控制，增强了系统的鲁棒性，提高了控制精度.系统的工作原理框图如图2-1所示。(2)系统充退磁原理:吸盘的充磁强度是根据交流电源的触发脉冲进行调节的，首先根据交流电源的同步信号，在软件中设置合适的触发时刻，来控制交流电源的导通，再用整流桥将交流电转化成直流电输送给吸盘。因此，可以测吸盘输入直流电压的大小来初步估计吸盘充磁的强度。吸盘的退磁是根据直流退磁方法来退磁的，根据用户在键盘上设置的退磁时间和电流检测系统返回的电流值，控制器向吸盘输入时间间隔变化的正反向直流电并接上退磁电阻来消耗剩磁的能量，当检测的剩磁量达到用户所设置的精度后，停止退磁。这种方法退磁既能使工件基本无剩磁，又能减少电能的消耗，具有较高的经济性。(3)无线通讯原理:从耗能低、性价比高等角度考虑，采用RFID无线通信技术。RFID技术的基本工作原理:标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。在设计中，监控计算机(上位机)将人们所需要的达到的效果的信息，通过读写器发出一特定频率的无线电波能量给装有电子标签(即应答器)的单片机(下位机)，电子标签在接收无线电波能量以后，由感应电流经升压电路作为芯片的电源，同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理并送给单片机，单片机在对信息进行处理以后传送给负载(吸盘)，已达到控制吸盘的目的；同时，所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路，最后通过天线发回给读写器在传送给上位机，使监控人员实时能够监控吸盘的工作情况。
权利要求
1.基于单片机的无线智能电磁吸盘控制器，其特征包括:实现智能控制，加入无线模块，专家决策数据库。其特征在于外围电路部分对输出的电流部分进行智能控制，使吸盘的输出电流保持在人们所需要的值，达到节约能量，降低成本的目的；智能模块部分运用无线传感技术自动识别充退磁电磁吸盘，并获取相关数据，提高产品管理效率.同时，对加工器件实时监控、调控；构架专家决策数据库能够系统运行时，通过前馈和反馈分别获取吸盘和工件吸附力矩和应变力等信息，依据数据库中的专家经验，实时决策，调整电磁线圈电流值和加工设备的速度，同时基于RFID技术将信息无线传递管理中心，便于统一调度和管理。
全文摘要
本发明是涉及智能控制领域，具体为一种无线智能电磁吸盘控制器的设计。本发明设计了当被控对象的参数和结构不能完全掌握，或者没有精确的数学模型时，运用PID技术对无线智能吸盘进行控制。智能电磁吸盘控制器设计主要采用PID控制算法和无线传感技术。利用PID控制算法对吸盘的充磁强度进行控制，通过无线传感网络实现系统各部件的实时控制、实时数据分析、数据保存和人机交互等功能。本发明能够自动完成充退磁功能，同时采用智能控制算法，能够根据监控人员的需要进行输出稳定的电流，增加了系统的稳定性和鲁棒性，使吸盘负载重量偏差较小，质量也相对较稳定，降低了成本。
文档编号G05B19/418GK103163851SQ20111042439
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者彭力, 韩潇 申请人:江南大学