纺织检测设备的开发

关键词：可编程控制器　单片机　传感器　文本显示器

    纺织检测设备有传感检测部分，信号放大部分，信号传输部分，程序执行部分以及文本显示部分。传感检测部分有光敏传感器和含铁合金传感器组成，光敏传感器检测明火暗火，检测到信号之后，传给PLC,PLC执行相应的动作，声光报警，再通过电磁阀把感应到的棉花抽到废料箱中；含铁合金传感器检测含铁合金，检测到有铁合金后，传输出模拟信号，模拟信号经过信号放大器把模拟信号放大，再传给模数转换模块，把模拟信号转换为数字信号给单片机，再通过单片机编程把模拟信号转换成数字信号，通过232串口传输给MAX232，MAX232再把数字信号传输给PLC,PLC再根据数字信号做出相应的动作，声光报警，再通过电磁阀把感应到的棉花抽到废料箱中。

一、传感检测部分

    传感检测部分分为光敏传感器和含铁合金传感器。光敏传感器检测明火和暗火，只要有光就可以检测出来；含铁合金传感器检测铁丝，螺钉，含有铁合金的硬物体。
    （一）、光敏传感器检测明火和暗火的过程
    光敏传感器检测是有光敏元件444,它的耐压是12V。根据要求要检测明火和暗火，光敏元件检测到光，传感器有两个同样的传感设备，要求角度对准，如果达不到要求，检测不到光源，角度要成120度，才能呈现良好的检测明火和暗火的能力，检测到的信号只有很小的信号，有2～3V的电压，根据艾默生 PLC的输入触发电压是18～24V,需要把检测到的信号，把电平拉高到18～24V，拉高电平有几种方法：
    1、三极管开关电路，检测到的信号给基极加上，触发导通，使2～3V转换成18～24V，从而驱动艾默生PLC，做出相应的动作。
    2、光耦驱动，根据传感器传出的2～3V电压，触发光耦的发光二极管，通过光触发光敏三极管，由于光敏三极管的管压加的是24V，所以可以达到艾默生PLC需要的触发电压，由于光耦有信号隔离的作用，可以把尖峰脉冲滤出掉，还有其它杂质信号，只保留有用的触发信号，所以该传感器使用此光耦驱动。
    （二）、含铁合金传感器检测铁合金
    含铁合金传感器是根据电感量的变化，检测含有铁合金的物质。含铁合金传感器是有电感线圈分布不同的位置，根据铁从该电感线圈中通过时，电感量有所变化，根据变化量的大小，可以知道是大铁屑、中铁屑、小铁屑三种。原理就是楞次定律：根据铁通过电感线圈，产生电感量的变化。

二、信号放大部分

    信号放大部分主要是为含铁合金传感器设计的。因为含铁合金传感器感应到的电感量的变化很小，达不到电路设计要求，还有电路的灵敏度的调节，都是在信号放大电路里可以调节的。信号放大电路把含铁合金传感器检测到的微弱信号，经过差分放大电路放大，再经过4066、3140、OP07AJ、LM358 等芯片的处理之后，把微弱的信号放大。针对含铁合金传感器的灵敏度的问题，在信号放大部分可以调节，通过改变差分放大电路的分布电阻来调节灵敏度。

三、信号传输部分

    信号传输部分也是针对含铁合金传感器这一部分设计的，它是用51单片机来实现模拟信号向数字信号的改变的。信号传输部分把含铁合金传感器传过来的模拟信号先经过模数转换模块0832，然后给51单片机，之后给通信模块MAX232、MAX485，再传给PLC，PLC执行相应的动作。单片机里编有相应的模数转换程序，然后在经过通信电路，在通信的同时要了解Modbus协议。通信程序分为两种。
    （一）、模数转换程序如下：
    ADCS BIT P3.5 ;使能接口
    ADCLK BIT P3.4 ;时钟接口
    ADDO BIT P3.3 ;数据输出接口
    ADDI BIT P3.3 ;数据输入接口
    CH EQU 30H ;通道选择寄存器
    ADOUT_M EQU 31H ;数据输出寄存器
    ADCONV: MOV CH,#01H ;装入通道选择值
    ;（00H：CH0+CH1-，01H：CH0-CH1+，02H：CH+，03H：CH-）
    SETB ADDI ;初始化通道选择
    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 ;确定取值通道选择
    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 ;确定取值通道选择
    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 ;准备送下后8个时钟脉冲
    AD_11:MOV C,ADDO ;接收数据
    MOV ACC.0,C
    RL A ;左移一次
    SETB ADCLK
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;形成一次时钟脉冲
    NOP
    NOP
    DJNZ R7,AD_11 ;循环8次
    MOV C,ADDO ;接收数据
    MOV ACC.0,C
    MOV ADOUT_M,A
    MOV R7,#8
    AD_13:MOV C,ADDO ;接收数据
    MOV ACC.0,C
    RR A ;左移一次
    SETB ADCLK
    NOP
    NOP
    CLR ADCLK ;形成一次时钟脉冲
    NOP
    NOP
    DJNZ R7,AD_13 ;循环8次
    CJNE A,ADOUT_M,ADCONV ;数据校验
    SETB ADCS ;拉高/CS端
    CLR ADCLK ;拉低CLK端
    SETB ADDO ;拉高数据端,回到初始状态
    RET
    （二）、通信程序如下：
    MOV TMOD,#10H ；定时器1工作于方式1
    MOV TH1,#0FFH ；定时器1计数初值
    MOV TL1,#0FDH ；设置波特率9600bit/s
    SETB EA ；开中断
    CLR ES　　　　　　；禁止串行中断，送数据块的长度
    STEB TR1　　　　　；启动定时器1
    LCALL LOOP ；调用模数转换程序
    MOV SCON,#40H　　 ；串行口工作于方式0
    MOV SBUF,A ；把模数转换的数字信号送到SUBF,启动发送
    JNB TI,$　　　　　；等待发送完
    CLR TI　　　　　　；清零TI

四、程序执行部分

    程序执行部分有艾默生PLC来控制，它把光敏传感器和含铁合金传感器传过来的信号，做出相应的处理。光敏传感器是通过输入输出点来控制继电器；含铁合金传感器是通过通信1口，通过通信传过来的数据，控制继电器。继电器控制输出。输出有声光报警和控制电磁阀。程序执行的两部分：
    （一）、光敏传感器传来信号的处理
    光敏传感器出来的是两路信号，只要有信号，就触发艾默生PLC的输入点，根据艾默生PLC的内部程序处理逻辑，发生相应的动作，报警10S，驱动电磁阀，阀门关闭，抽风机把检测出来的棉花抽到废料桶里。
    （二）、含铁合金传感器传来信号的处理
    含铁合金传感器出来的信号，通过信号放大电路、单片机通信电路，经过串口通信给艾默生PLC，交给艾默生PLC内部的数据存储器，根据数据量的大小，用数据比较指令，进行比较，再经过艾默生PLC内部储蓄处理逻辑，发生相应的动作，报警10S，驱动电磁阀，阀门关闭，抽风机把检测出来的棉花抽到废料桶里。
    
五、文本显示部分

    文本显示部分有文本显示器AutoeViewMD204L，主要显示含铁合金传感器传出来信号量的大小，以及根据数据量的大小，可以显示出是大铁屑、中铁屑、小铁屑，这些都是可以根据AutoeViewMD204L的编程软件，编写程序，可以从文本显示器上显示出来。 AutoeViewMD204L可以和艾默生PLC通信，所以选用AutoeViewMD204L文本显示器。

结束语

    纺织检测设备的开发，解决了纺织行业的重大问题，使纺织机械可以很好的运行。由于使用了先进的技术，使纺织机械提高了很大的可靠性。

参考文献

    ① 《EC20系列可编程控制器用户手册》，艾默生网络能源公司
    ② 《AutoeViewMD204L文本显示器使用手册》
    ③ 朱定华，戴汝平，编著，《单片机微机原理与应用》，清华大学出版社与北方交通大学出版社，2003.8