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摘 要：本文讲述了用89C51单片机改造传统接触器式自动控制的小型注塑机的过程及方法。对采用用51系列单片机改造继电接触控制系统的自动化设备提供了借鉴。
关键词：单片机，改造，注塑机，自动控制系统
0 引言
在福建泉州厦门一带个体经济比较活跃的地区有许多小型塑料加工厂，而小型注塑机是小型塑料加工厂的主要生产设备之一，由于相当一部分小型塑料加工厂采用的是早期的注塑机，控制线路多为传统接触器式。
传统接触器控制线路的缺点：接触器控制，触点多、故障率高；控制线路单一化，只能实现机械动作的整个控制过程；保护电路做不了多少，安全系数低；维修查线太费时，检修麻烦。触点多、易出故障，严重影响企业的生产效率，在企业订单多的时候此问题尤其严重，甚至可能给企业造成巨大的损失。基于此问题，企业急需对此类注塑机的控制电路进行改造。笔者接手了若干个改造项目，经过若干个方案的考虑和论证，同时从技术实现的难度和成本方面进行综合的权衡后，决定使用89C51单片机对其控制电路进行改造，取代原本繁琐线路控制的方法。
1 注塑机工作状态分析
小型注塑机的工作状态如下：
图一 注塑机机械原理
每个油缸分别受两个电磁阀的控制，每个油缸推动两个光杠前后动作，安全门的作用是，如果机器工作时打开安全门，机器将停止工作，保护开关。 机械工作状态：（K1～K4为行程开关）K1为常闭触点，K2～K3为常开触点。在机器复位状态下，分模到位行程开关K1开，合模到位行程开关K4开，注射到位行程开关K2开，回杆到位行程开关K3闭合。合模电磁阀L1，注射电磁阀L2，回杆电磁阀L3，分模电磁阀L4。K1～K4为“0”代表开，“1”代表闭合，L1～L4为“0”代表未动作，为“1”代表动作。安全门开关在自动工作过程中为常开状态。状态特性见表一。
表一 开关状态表
2 系统硬件设计
51系列单片机的强大功能和液晶显示的优点给该控制电路增添了如下功能：用户可以设定注塑次数，定量工作、自动停机，随时可以通过1602液晶查看机器工作了多少个循环，设定工作模式。面板操作全部采用轻触按键，做了一个标准的4×4矩阵键盘，用户可以用按键选择和调节设备操作模式。
2.1系统总述
该系统以AT89C51单片机为核心，进行控制器的设计，结构原理如下所示：
图2 系统结构原理图
整个控制系统由51单片机为核心，参数的设定、以及温度的采集及显示等，通过键盘/显示器接口芯片8279完成键盘输入和显示控制两种功能，并通过LCD显示，实现人机对话；通过扩展I/O口控制开关量实现对注塑过程的控制。
3 软件设计
键盘/显示器接口芯片8279是一种通用可编程键盘、显示接口芯片，能同时完成键盘输入和显示控制两个功能，它和具有64个按键或传感器的阵列相连，对键盘不断扫描，自动消除抖动，自动识别出按下的键并给出编码，具有多键同时按下保护功能，采用8279做为键盘显示接口，能简化键盘处理及显示程序，减少CPU的运行时间。
主程序流程图如下：
图三 程序设计流程图
用89C51改造后的优点：
（1）.控制电路以89C51为控制中心，控制线路只需要制作一块PCB板，结构相对简单，成本低。
（2）.只用了四只控制输出继电器（控制电磁阀），原来的中间继电器和时间继电器均用程序代替，简化了电路。
（3）.时间可调范围用软件控制，幅度大为加宽，各个环节的延时时间显示和其他控制信息用了一片1602液晶，显示清晰（最初方案采用LED数码管，因显示方面不断改方案，数码管太多，故改为1602液晶显示）。
（4）.功能可以不断添加，增加功能对电路设计影响极小，修改软件即可。
4 结论
经过改造后的注塑机的性能、产品质量、生产的效率、尤其是注塑机的稳定性有了大幅的提高。原来控制电路中的中间继电器和时间继电器均用程序代替，简化了电路，因此设备的无故障运行时间大幅提高，而且出现故障后容易检测维修，提高了设备的利用率。以该厂生产电池盒为例：改造前的温度、压力、速度不穩定，时间不够准确，频繁调整，故障多。开班生产每次都要先出现十几个废品后方能正常生产，每班8小时生产300只电池盒，次品率达到15%左右。而改造后的注塑机次品率可以降到5%左右，每只电池盒材料费用约3元左右，则每班可以节省材料费约90元，若是采用三班倒进行生产，则每天节约270元，对于小型加工厂而言，极大的降低了成本。
参考文献
[1] 陈明荧，8051单片机课程设计实训教材 [M].第一版 北京：清华大学出版社，2004
[2] 张志良，单片机原理与控制技术 [M] 北京：机械工业出版社，2001
[3] 林国治等，基于单片机的注塑机控制系统设计[J].煤矿机械，2010（11）
作者简介：严希清，1973年9月出生，男，汉族，福建罗源县人，福建船政交通职业学院实验师，维修电工高级技师。研究方向：电气工程及自动化控制技术、电气自动化实验技术。
关键词：单片机，改造，注塑机，自动控制系统
0 引言
在福建泉州厦门一带个体经济比较活跃的地区有许多小型塑料加工厂，而小型注塑机是小型塑料加工厂的主要生产设备之一，由于相当一部分小型塑料加工厂采用的是早期的注塑机，控制线路多为传统接触器式。
传统接触器控制线路的缺点：接触器控制，触点多、故障率高；控制线路单一化，只能实现机械动作的整个控制过程；保护电路做不了多少，安全系数低；维修查线太费时，检修麻烦。触点多、易出故障，严重影响企业的生产效率，在企业订单多的时候此问题尤其严重，甚至可能给企业造成巨大的损失。基于此问题，企业急需对此类注塑机的控制电路进行改造。笔者接手了若干个改造项目，经过若干个方案的考虑和论证，同时从技术实现的难度和成本方面进行综合的权衡后，决定使用89C51单片机对其控制电路进行改造，取代原本繁琐线路控制的方法。
1 注塑机工作状态分析
小型注塑机的工作状态如下：
图一 注塑机机械原理
每个油缸分别受两个电磁阀的控制，每个油缸推动两个光杠前后动作，安全门的作用是，如果机器工作时打开安全门，机器将停止工作，保护开关。 机械工作状态：（K1～K4为行程开关）K1为常闭触点，K2～K3为常开触点。在机器复位状态下，分模到位行程开关K1开，合模到位行程开关K4开，注射到位行程开关K2开，回杆到位行程开关K3闭合。合模电磁阀L1，注射电磁阀L2，回杆电磁阀L3，分模电磁阀L4。K1～K4为“0”代表开，“1”代表闭合，L1～L4为“0”代表未动作，为“1”代表动作。安全门开关在自动工作过程中为常开状态。状态特性见表一。
表一 开关状态表
2 系统硬件设计
51系列单片机的强大功能和液晶显示的优点给该控制电路增添了如下功能：用户可以设定注塑次数，定量工作、自动停机，随时可以通过1602液晶查看机器工作了多少个循环，设定工作模式。面板操作全部采用轻触按键，做了一个标准的4×4矩阵键盘，用户可以用按键选择和调节设备操作模式。
2.1系统总述
该系统以AT89C51单片机为核心，进行控制器的设计，结构原理如下所示：
图2 系统结构原理图
整个控制系统由51单片机为核心，参数的设定、以及温度的采集及显示等，通过键盘/显示器接口芯片8279完成键盘输入和显示控制两种功能，并通过LCD显示，实现人机对话；通过扩展I/O口控制开关量实现对注塑过程的控制。
3 软件设计
键盘/显示器接口芯片8279是一种通用可编程键盘、显示接口芯片，能同时完成键盘输入和显示控制两个功能，它和具有64个按键或传感器的阵列相连，对键盘不断扫描，自动消除抖动，自动识别出按下的键并给出编码，具有多键同时按下保护功能，采用8279做为键盘显示接口，能简化键盘处理及显示程序，减少CPU的运行时间。
主程序流程图如下：
图三 程序设计流程图
用89C51改造后的优点：
（1）.控制电路以89C51为控制中心，控制线路只需要制作一块PCB板，结构相对简单，成本低。
（2）.只用了四只控制输出继电器（控制电磁阀），原来的中间继电器和时间继电器均用程序代替，简化了电路。
（3）.时间可调范围用软件控制，幅度大为加宽，各个环节的延时时间显示和其他控制信息用了一片1602液晶，显示清晰（最初方案采用LED数码管，因显示方面不断改方案，数码管太多，故改为1602液晶显示）。
（4）.功能可以不断添加，增加功能对电路设计影响极小，修改软件即可。
4 结论
经过改造后的注塑机的性能、产品质量、生产的效率、尤其是注塑机的稳定性有了大幅的提高。原来控制电路中的中间继电器和时间继电器均用程序代替，简化了电路，因此设备的无故障运行时间大幅提高，而且出现故障后容易检测维修，提高了设备的利用率。以该厂生产电池盒为例：改造前的温度、压力、速度不穩定，时间不够准确，频繁调整，故障多。开班生产每次都要先出现十几个废品后方能正常生产，每班8小时生产300只电池盒，次品率达到15%左右。而改造后的注塑机次品率可以降到5%左右，每只电池盒材料费用约3元左右，则每班可以节省材料费约90元，若是采用三班倒进行生产，则每天节约270元，对于小型加工厂而言，极大的降低了成本。
参考文献
[1] 陈明荧，8051单片机课程设计实训教材 [M].第一版 北京：清华大学出版社，2004
[2] 张志良，单片机原理与控制技术 [M] 北京：机械工业出版社，2001
[3] 林国治等，基于单片机的注塑机控制系统设计[J].煤矿机械，2010（11）
作者简介：严希清，1973年9月出生，男，汉族，福建罗源县人，福建船政交通职业学院实验师，维修电工高级技师。研究方向：电气工程及自动化控制技术、电气自动化实验技术。