基于單片機的牙輪鉆機智能潤滑控制系統

蔣利兵

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012 )

基于單片機的牙輪鉆機智能潤滑控制系統

蔣利兵

(長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012 )

為了解決牙輪鉆機潤滑中邏輯控制的問題，提出了一種牙輪鉆機新型潤滑控制系統，該系統以STC89C52單片機為核心，能有效控制設備干油潤滑和稀油潤滑的啟停、潤滑壓力檢測、低油位檢測、潤滑故障報警等，并在LCD屏上實時顯示系統的運行及監控數據，使得潤滑系統更加穩定可靠，進一步保證了設備各機械轉動部件得到充分可靠的潤滑，使潤滑系統能根據現場實際情況靈活選擇潤滑工作模式以及潤滑參數。

牙輪鉆機；潤滑系統；單片機；抗干擾措施

0 概 述

潤滑是牙輪鉆機工作時很重要的環節，如果潤滑不到位，鉆機的各個機械磨損部件很容易損壞，影響設備生產效率，增加維護勞動量及運行成本。目前國內生產的YZ-35、YZ-55等系列牙輪鉆機上配備的潤滑控制系統，普遍采用簡單的JS系列晶體管時間繼電器和普通繼電器完成簡單的邏輯控制，特別難以實現對于稀油潤滑工作邏輯較強的控制要求，因此，也不能監視潤滑系統的各類故障和運行情況，在使用中受到限制，達不到更高的控制要求。利用單片機技術，可完成很強的程序邏輯運算，實現更復雜邏輯運算，達到更精確的時間控制，實現智能化數字潤滑系統。

1 系統硬件設計及其功能

系統主要由單片機、LCD顯示屏、I2C總線數據存儲器、系統設置、信號檢測輸入以及輸出控制模塊組成，見圖1。

圖1 系統組成

采用單片機為核心的控制系統，對各種輸入信號根據要求在內部進行高速運算處理后再將處理后的信號輸出，控制執行機構動作。單片機的工作是由軟件來控制，控制系統的功能完全由軟件決定的。輸入檢測信號傳感器的觸點上均經過繼電器隔離輸入，以防止外圍危險電源引入導致損壞單片機，確保潤滑系統工作穩定可靠。采用LCD顯示屏監控顯示潤滑周期、潤滑時間、潤滑故障以及潤滑系統當前工作狀態，潤滑系統數據顯示采用英文或英文字母縮寫組合，直觀的向工作人員顯示各類數據信息，以便于工作人了解顯示代碼的意思和功能。可通過按鍵設置系統參數以及工作模式，其中，系統潤滑周期可設置成1～255 min，潤滑時間可設置成1～15 min，并將設置的各類參數數據保存在存儲器24C02I2C總線中，實現數據永久保存。

潤滑控制系統有3種工作模式的，可根據需要選擇其中1種工作模式工作，并具有低油位、潤滑故障等保護功能。

2 主要控制原理

潤滑系統根據設定的工作模式循環地對設備進行潤滑工作，潤滑定時采用倒計時定時方法。當潤滑周期到達時，單片機輸出一個潤滑信號，通過繼電器控制氣泵電磁閥的通斷來控制潤滑泵的工作，工作中，單片機對潤滑油壓開關信號進行實時采樣檢測，直到潤滑結束，如果檢測到有壓力信號，并判斷潤滑成功，接著下一輪潤滑周期定時。如果沒有檢測到壓力信號，則判斷潤滑失敗，此時在LCD屏顯示故障代碼以及輸出潤滑報警指示。

系統運行模式可設置Mode為1,2,3三種潤滑模式。

(1) Mode=1時，潤滑系統按設定的潤滑時間輸出潤滑控制，直到潤滑時間結束后停止輸出控制信號，進行下一輪潤滑周期定時。

(2) Mode=2時，潤滑系統按設定的潤滑時間輸出潤滑控制，潤滑工作期間，若檢測到潤滑油壓達到設定壓力時，系統停止潤滑輸出控制，并進行下一輪潤滑周期定時。

(3) Mode=3時，潤滑按設定的潤滑時間輸出潤滑控制，潤滑工作期間，若有檢測到潤滑壓力時，停止潤滑輸出控制，并延時10 s等待油壓泄壓，繼續輸出潤滑控制，這樣循環工作，直到潤滑結束。

當油壓或油位開關損壞時，而又不能影響設備正常潤滑的需求時，可根據現場實際需要，將低油位檢測、潤滑壓力檢測可設置成關閉，當有低油位、潤滑壓力故障報警時，潤滑系統仍然按設定的潤滑參數，對設備進行循環周期潤滑，并且在LCD屏上顯示故障代碼以及有故障報警輸出指示。

潤滑系統在非編程模式時，無論潤滑系統當前處于任何狀態，如故障、缺油鎖定等狀態下，按下強制潤滑按鍵，可立即實現潤滑工作。因此在調試或者潤滑報警時，強制潤滑可方便工作人員對設備進行必要的潤滑控制。

3 系統抗干擾措施

自動潤滑控制系統在牙輪鉆機上運行時，由于工作環境及其惡劣，難免會有多種干擾因素，對潤滑系統造成錯誤的輸入信號，將影響潤滑系統的正常運行。抑制干擾、提高信噪比，對潤滑系統運行的穩定性具有極其重要意義。為保證系統穩定運行，減少各種來自環境的干擾，綜合運用了軟硬件抗干擾技術，提高潤滑系統的穩定性。

(1) 采用繼電器隔離。單片機的輸入輸出I/O口，通過DC12V微型繼電器進行隔離，以使單片機的輸入輸出接口完全與外界強電隔離，以防止單片機因強電的導入燒壞單片機，單片機輸入輸出控制口先經PNP晶體管8550放大驅動，然后再驅動繼電器。由于繼電器線圈屬于感性負載，因此繼電器線圈兩端并聯一個續流二極管，以保護晶體管的使用壽命。為了使繼電器能正常工作，晶體管基極加上一個10 K上拉電阻，以提高繼電器工作的可靠性。

(2) 軟件抗干擾。軟件抗干擾是為了消除潤滑系統在按鍵輸入設定系統參數或者采集外界信號輸入的波動，以提高信號采集判斷的準確性，消除因瞬間的干擾信號輸入，造成單片機判斷錯誤的輸入信號，導致潤滑系統誤動作。軟件消抖方法采用信號輸入延時掃描，單片機檢測到有信號輸入時，此時延時5～10 ms，再次對輸入信號進行檢測，若檢測到信號為同一信號，即為真信號，由單片機判斷有信號輸入，并執行相應輸入信號的功能，若延時后未檢測到信號或不為同一信號，那么由單片機判斷本次輸入信號為干擾信號，單片機舍棄本次輸入信號的采集，并不作任何響應，完成一次信號采集過程。

4 結 論

采用單片機為核心，對牙輪鉆機設備各轉動部件進行潤滑控制，其運行穩定可靠，有強大的程序邏輯運算功能，能實現邏輯復雜的邏輯控制，彌補傳統簡單潤滑控制系統的不足，能根據設備情況對潤滑控制要求實現精確控制，以讓設備的潤滑達到更佳狀態，從而減少機械磨損，提高設備運行穩定性。

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2014￣09￣22)

蔣利兵(1986-)，男，湖南永州人，助理工程師，從事自動化控制系統的研究設計,Email：jianglb1014@163.com。