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0前言
稱(chēng)重控制器是一種即時(shí)精確測(cè)量原材料凈重并依據(jù)凈重自動(dòng)傳出操縱數(shù)據(jù)信號(hào)的智能化儀器設(shè)備，廣泛運(yùn)用于包裝、調(diào)料等生產(chǎn)流程中。中國(guó)在定量稱(chēng)重控制器層面開(kāi)展了各個(gè)方面的科學(xué)研究，也設(shè)計(jì)方案出一批性能卓越、作用完善的稱(chēng)重控制器，但也存有改善之處，如維護(hù)保養(yǎng)艱難、精密度低、調(diào)料時(shí)間長(zhǎng)等。另外，集成電路芯片和控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)也為科學(xué)研究和設(shè)計(jì)方案新式的稱(chēng)重控制器提供了很有可能。
1定量稱(chēng)重控制器的原理
定量稱(chēng)重控制器用于原材料定量封袋系統(tǒng)軟件中。原材料定量封袋系統(tǒng)軟件由稱(chēng)重控制器、材料準(zhǔn)備斗、計(jì)量檢定斗和夾袋組織構(gòu)成，如圖所示1所顯示。
材料準(zhǔn)備斗用以?xún)?chǔ)放要包裝的原材料，根據(jù)斗提機(jī)確保材料準(zhǔn)備斗有充足的原材料;計(jì)量檢定斗兩邊配有稱(chēng)重傳感器，可即時(shí)測(cè)得計(jì)量檢定斗內(nèi)原材料凈重;夾袋組織可依據(jù)操縱數(shù)據(jù)信號(hào)捏住或松掉包裝袋子;稱(chēng)重控制器是全部系統(tǒng)軟件的操縱關(guān)鍵。圖1中虛線表明檢驗(yàn)或操縱數(shù)據(jù)信號(hào)。
運(yùn)行時(shí)，稱(chēng)重控制器對(duì)材料準(zhǔn)備斗傳出加料數(shù)據(jù)信號(hào),原材料從材料準(zhǔn)備斗進(jìn)到計(jì)量檢定斗。計(jì)量檢定斗把原材料凈重意見(jiàn)反饋給控制板。稱(chēng)重控制器依據(jù)當(dāng)今重暈和總體目標(biāo)凈重，自動(dòng)控制系統(tǒng)材料準(zhǔn)備斗先后按大、中、小3種速率向計(jì)量檢定斗倒料，使原材料迅速精準(zhǔn)進(jìn)到計(jì)量檢定斗。當(dāng)計(jì)量檢定斗原材料凈重做到目標(biāo)，終止倒料。若這時(shí)包裝袋子已準(zhǔn)備好，控制板通知計(jì)量檢定斗向包裝袋子倒料，倒料完畢后松掉包裝袋子自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)全過(guò)程。
該稱(chēng)重控制器具備16路開(kāi)關(guān)量輸入/輸出，落差自動(dòng)調(diào)整和零位追蹤作用，可完成除開(kāi)人力上袋外的所有原材料自動(dòng)包裝全過(guò)程，且雙控制板可完成互連，進(jìn)一步提高包裝高效率。

圖1原材料包裝系統(tǒng)軟件平面圖
2硬件開(kāi)發(fā)
稱(chēng)重控制器硬件配置一部分包含單片機(jī)設(shè)計(jì)以及外圍電路、感應(yīng)器數(shù)據(jù)信號(hào)精確測(cè)量電源電路、電腦鍵盤(pán)和顯示信息、I/O、系統(tǒng)軟件數(shù)字時(shí)鐘和通訊等一部分。硬件配置構(gòu)造如圖2所顯示。
XI單片機(jī)設(shè)計(jì)
單片機(jī)設(shè)計(jì)釆用中國(guó)臺(tái)灣華邦的W77E58,該單片機(jī)設(shè)計(jì)除具備51系列產(chǎn)品單片機(jī)設(shè)計(jì)的所有作用，也有以下特性:徹底與MCS-51適配的集成ic，速率比規(guī)范51快2.5倍之上;512B數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存器（在其中256B以MOVX瀏覽）,32KB程序存儲(chǔ)器;3個(gè)計(jì)時(shí)器/電子計(jì)數(shù)器；內(nèi)嵌電池管理控制模塊，有一切正常和低電量模式。系統(tǒng)軟件中外場(chǎng)元器件操縱和數(shù)據(jù)信息的解決等每日任務(wù)均由W77E58進(jìn)行。
2.2感應(yīng)器數(shù)據(jù)信號(hào)精確測(cè)量電源電路
原材料包裝系統(tǒng)軟件中應(yīng)用的重量傳感器為電阻器應(yīng)變力式重量傳感器,其基本原理為應(yīng)變力電阻器組成的惠斯登電橋⑴。電橋電路輸出的信號(hào)很很弱，一般僅有幾mV.精確測(cè)量電源電路關(guān)鍵進(jìn)行稱(chēng)重傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)變大,并根據(jù)ADC取樣獲得用以單片機(jī)設(shè)計(jì)解決的數(shù)據(jù)信息。
橋路數(shù)據(jù)信號(hào)取樣最先需將數(shù)據(jù)信號(hào)變大。運(yùn)算放大器規(guī)定高精密、超低溫漂和高共模抑制比，一般釆用高精密儀用變大規(guī)定;要做到較為高的測(cè)量精度則必須高像素的ADC,針對(duì)一般稱(chēng)重設(shè)備在設(shè)計(jì)方案時(shí)要采用14位或更高合理屏幕分辨率的ADC.
從特性成本費(fèi)等層面綜合性考慮到，系統(tǒng)軟件采用了AD7730⑵方。AD7730是AnalogDevices發(fā)布的24位E-A串行通信ADC,特別適合于秤重等高精密精確測(cè)量運(yùn)用。主要特點(diǎn)有:雙通道內(nèi)存差分信號(hào)鍵入，鍵入滿(mǎn)度工作電壓可選十米V,50mV,40mV或80mV；24位高精密，峰-峰記數(shù)達(dá)230,000；可編程控制器過(guò)濾器;可編程控制器增益值放大儀;可出示內(nèi)部校正和系統(tǒng)軟件校正;具備換流器工作方式。AD7730應(yīng)用單開(kāi)關(guān)電源工作中,以便避免影響，仿真模擬一部分和數(shù)據(jù)一部分各自獨(dú)立供電系統(tǒng)。
系統(tǒng)軟件選用的感應(yīng)器為H3-C3型電阻器應(yīng)變力式重量傳感器，其敏感度為2.000MV/V,在9V工作電壓鼓勵(lì)下滿(mǎn)標(biāo)尺輸出為十米V,因此將AD7730的輸入工作電壓暈程當(dāng)選十米V.
AD7730的合理屏幕分辨率和釆樣升級(jí)速度相關(guān)，升級(jí)速度越低合理屏幕分辨率越高。在考慮別的規(guī)定的狀況下盡可能減少升級(jí)速度，從而來(lái)提升合理屏幕分辨率。AD7730的最少升級(jí)速度為50Hz,但假如挑選50Hz的升級(jí)速度，電力網(wǎng)頻率(在我國(guó)為50Hz)影響很有可能會(huì)造成失衡而且減少了路線頻率共模抑止，因此系統(tǒng)軟件的取樣升級(jí)速度挑選60Hz.這時(shí)路線頻率共模抑止好于90dB,可以做到近80,000個(gè)計(jì)數(shù)等同于16.5位的合理屏幕分辨率，徹底可以考慮系統(tǒng)軟件精確測(cè)量的規(guī)定。
針對(duì)橋式精確測(cè)量電源電路,其輸出電壓的可靠性?xún)烧咧g工作中開(kāi)關(guān)電源(供橋開(kāi)關(guān)電源)的特性是息息相關(guān)的，規(guī)定供橋開(kāi)關(guān)電源可以對(duì)溫度、時(shí)間等要素具備優(yōu)良的可靠性能。這就必須設(shè)計(jì)方案專(zhuān)用型的供橋開(kāi)關(guān)電源以為了確保工作中的可靠性和測(cè)量精度。AD7730的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓最大容許為+9V,能夠與仿真模擬電源電壓和供橋工作電壓同樣，這就十分便捷將精確測(cè)量電源電路連接成比例精確測(cè)量方法，電橋電路鼓勵(lì)工作電壓的輸入另外也做為AD7730的參照工作電壓，鼓勵(lì)工作電壓的轉(zhuǎn)變不容易危害精確測(cè)量結(jié)果,可以確保測(cè)量精度。比例精確測(cè)量工作方式不用精準(zhǔn)平穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓源就可以完成精準(zhǔn)的精確測(cè)量，減少了對(duì)供橋開(kāi)關(guān)電源的規(guī)定，簡(jiǎn)單化了電源電路，另外也合理的減少了硬件配置成本費(fèi)。
AD7730的SCLK、DIN、DOUT各自與W77E58的I/O口聯(lián)接，根據(jù)SPI方法與單片機(jī)設(shè)計(jì)通信。
2.3電腦鍵盤(pán)和顯示信息
稱(chēng)重控制器的人機(jī)交互技術(shù)根據(jù)八個(gè)LED管和12個(gè)功能鍵完成。稱(chēng)重?fù)I制器釆用新式鍵盤(pán)顯示集成icCH451來(lái)檢驗(yàn)功能鍵和LED顯示信息。
CH451是一款集數(shù)碼顯示管顯示驅(qū)動(dòng)、電腦鍵盤(pán)掃描儀操縱和？P監(jiān)管于一體的智能外場(chǎng)集成ic，相較同行業(yè),其優(yōu)勢(shì)以下⑶:
(1)在數(shù)碼顯示管動(dòng)態(tài)性掃描儀層面。CH451內(nèi)嵌RC諧振電路,能夠立即驅(qū)動(dòng)器八位數(shù)碼顯示管或64位LED；具備BCD譯碼器或不譯碼器作用;可完成數(shù)據(jù)信息的偏移、偏移、左循環(huán)系統(tǒng)、右循環(huán)系統(tǒng)、諸位單獨(dú)閃動(dòng)等操縱作用;內(nèi)嵌大電流量驅(qū)動(dòng)器級(jí),段電流量不小于30mA,字電流量不小于160MA,并有16級(jí)色度操縱作用；
(2)在電腦鍵盤(pán)操縱層面。CH451內(nèi)嵌64鍵鍵盤(pán)控制器，可完成8x8矩陣鍵盤(pán)掃描儀，并內(nèi)嵌去顫動(dòng)電源電路，可出示功能鍵終斷與功能鍵釋放出來(lái)標(biāo)志寄存器等作用；
(3)在外界插口層面.CH451可挑選簡(jiǎn)約的1線串行通信或髙速4線串行通信(可達(dá)到10M),且內(nèi)嵌通電校準(zhǔn)和看門(mén)狗電路。
該集成ic速度更快，實(shí)際操作便捷,外圍電路簡(jiǎn)易，普遍用于以單片機(jī)設(shè)計(jì)、DSP等為CPU的智能化儀器設(shè)備和中小型自動(dòng)控制系統(tǒng)中。
2.4系統(tǒng)數(shù)字時(shí)鐘
選用DS12887做為系統(tǒng)軟件的時(shí)鐘芯片，其功效有:出示獲取當(dāng)前時(shí)間和時(shí)間;出示114位非易失性RAM；輸出1皿的周期時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)。該數(shù)據(jù)信號(hào)接單片機(jī)設(shè)計(jì)的INTO,為可編程控制器計(jì)時(shí)器出示時(shí)鐘信號(hào)。
3軟件開(kāi)發(fā)
控制板手機(jī)軟件一部分關(guān)鍵包含復(fù)位、校準(zhǔn)、原材料秤重和控制系統(tǒng)等，主操作程序如圖所示3所顯示。

S3主流程圖
3.1復(fù)位
復(fù)位主要是復(fù)位外場(chǎng)各集成ic，如實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成icDS12887、鍵盤(pán)顯示集成icCH451、AD轉(zhuǎn)換集成icAD7730,設(shè)定終斷，串口通信配備，并將默認(rèn)設(shè)置的主要參數(shù)從EEPROM讀取RAM中。
3.2校準(zhǔn)
當(dāng)系統(tǒng)軟件的工作中主要參數(shù)或是辦公環(huán)境產(chǎn)生變化后，需再次調(diào)節(jié)AD的零點(diǎn)和增益值，及其凈重與AD釆樣值的變換指數(shù),并將他們存進(jìn)EEPROM,此全過(guò)程稱(chēng)之為校準(zhǔn)。
3.3通信程序流程
通信程序流程包含兩一部分。第一部分是2個(gè)控制板另外工作中時(shí)主副中間的通信。雙控制板中間的通信保證 相同一袋原材料包裝時(shí)協(xié)調(diào)同步，包含副機(jī)要求倒料，服務(wù)器準(zhǔn)許倒料，服務(wù)器查尋副機(jī)狀態(tài)的指令，傳輸積累量等;第二一部分是單控制板與電子計(jì)算機(jī)中間的通信。單控制板與電子計(jì)算機(jī)中間的通信包含電子計(jì)算機(jī)對(duì)儀表盤(pán)時(shí)間和三級(jí)登陸密碼設(shè)置和下載系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置主要參數(shù)作用。

3.4自動(dòng)控制系統(tǒng)全過(guò)程
控制板在運(yùn)作時(shí)可以自動(dòng)控制系統(tǒng)快、中、慢開(kāi)料、計(jì)量檢定斗倒料及松袋的所有全過(guò)程?？刂拼胧┽娪酶鶕?jù)時(shí)間的過(guò)程管理。其工作中全過(guò)程表明以下：
(1)起動(dòng),另外打開(kāi)大投、找和小投，迅速開(kāi)料；
(2)當(dāng)原材料的秤重值〉大投值，則關(guān)掉大投數(shù)據(jù)信號(hào)開(kāi)展中等速度投料，并等候，I時(shí)間(用以防止過(guò)沖)；
(3)再次開(kāi)料，當(dāng)秤重值〉找值，關(guān)掉找數(shù)據(jù)信號(hào)開(kāi)展慢速度開(kāi)料,而且再等候勺時(shí)間；
(4)當(dāng)原材料的秤重值〉目標(biāo)-起伏值時(shí),則關(guān)掉小投數(shù)據(jù)信號(hào)終止投料，并起動(dòng)弓計(jì)時(shí)器(用以防止計(jì)量檢定斗震動(dòng))；
(5)t2時(shí)間到后，分辨夾袋延時(shí)時(shí)間ts是不是到，不上則等候，時(shí)間到則將原材料卸入包裝袋子；
(6)倒料全過(guò)程中，當(dāng)秤重值W零區(qū)值時(shí)，延時(shí)馬后關(guān)掉倒料數(shù)據(jù)信號(hào)，另外打開(kāi)計(jì)時(shí)器4和爲(wèi)，站到時(shí)則向夾袋組織傳出松袋數(shù)據(jù)信號(hào),松掉包裝袋子；
(7)七時(shí)間到則起動(dòng)下一個(gè)全過(guò)程。
自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率如圖16所顯示，在其中目標(biāo)、大投值、中投值、起伏值、零區(qū)值及其各時(shí)間主要參數(shù)由客戶(hù)設(shè)置,以考慮當(dāng)場(chǎng)包裝的必須。有效調(diào)整凈重主要參數(shù)和時(shí)間主要參數(shù)，可完成多種多樣場(chǎng)所的迅速包裝。
4結(jié)語(yǔ)
所設(shè)計(jì)方案的智能電度表，具備高精度、可信性強(qiáng)、作用多的優(yōu)勢(shì)，于二零零五年根據(jù)安徽計(jì)量檢定所的智能表型式檢驗(yàn)，有功功率精密度做到0.5S級(jí),無(wú)功功率精密度高過(guò)1.0級(jí),得到計(jì)量檢定生產(chǎn)許可。歷經(jīng)當(dāng)場(chǎng)運(yùn)作2年多，證實(shí)計(jì)量檢定精確，工作中平穩(wěn)靠譜。

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