摘要 介绍一种电动多轴螺母拧紧机控制系统的基本原理及硬件和软件原理。该系统采用分布式结构，每个轴都由一个以89c51为核心的控制单元控制，保证了定扭矩拧紧实现。独特的高速总线使上位单元与控制单元快速交换信息，保证了各轴间协调工作，以完成特定的拧紧工艺。
关键词：拧紧机 单片机 总线
1 引言
目前，国内许多厂家生产的电动多轴螺母拧紧机，其拧紧精度往往达不到生产要求，或性能不稳定。其主要原因是，多数采用工业控制计算机加各种板卡组成控制核心，或采用可编程序控制器(plc)控制，但由于这两种方法微机或plc响应速度慢，势必影响拧紧精度。该系统采用分布式结构，自行开发以89c51为核心的上位协调单元及单轴控制单元，在拧紧过程中每个单元独立工作，以保证快速响应。上位单元根据工艺要求协调轴间拧紧步骤，同时采用串行通信与管理计算机交换信息，既保证了拧紧精度，又具有计算机监控及数据管理功能。
2 系统构成及工作原理
电动多轴螺母拧紧机控制系统的构成如图1所示(以十轴系统为例)。
图3 控制单元总线接口图
3.2 通信队列的实现
在多轴拧紧过程中，由于协调单元需要向管理计算机传送每个轴的拧紧状态，同时还要传送曲线数据，因此必须开辟一个通信缓冲区。本系统构造了一个通信队列形式，使得通信操作高效可靠地进行。首先定义通信格式，本系统通信为三字节方式，第一字节为标识码(d0-ff)，第二字节、第三字节为数据，如e0-ea为一号轴至十号轴的曲线数据，第一字节为扭矩值，第二字节为角度值。在ram中，开辟256字节作为通信缓冲区，同时定义存放指针和传送指针。当两个指针相等时，说明没有数据需要传送；当有数据需传送时，cpu将数据按当前存放指针顺序放入队列缓冲区并修改存放指针；当串行口发送寄存器空时，cpu检查传送指针与存放指针，如不相等则从传送指针位置取出一个字节发送，同时修改传送指针。这里256字节循环使用，使用一个8位寄存器作为指针，使用资源少且运行效率高。
4 结束语
该系统结构已应用于为一汽集团、江铃集团等企业的拧紧系统中。系统运行可靠，系统的分布式结构保证了控制单元对拧紧过程的快速响应，保证了拧紧精度，系统中完善的分析和管理软件为企业的生产管理提供了有力的手段。