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0引言
隨著包裝設(shè)備智能化、自動化水平不斷發(fā)展,以及人們對包裝效率和包裝精度的要求不斷提高，傳統(tǒng)的單秤工作包裝機已經(jīng)滿足不了廣大用戶的需求。因此開發(fā)一種雙秤交替使用的糧食包裝機械已成為二種必然⑴。本文對糧食包裝行業(yè)需求的雙秤定量包裝機進行研究，介紹了雙秤定量包裝機的機械結(jié)構(gòu)、控制硬件和控制軟件等部分的設(shè)計。包裝機以STC公司的Stc89c52單片機作為該系統(tǒng)核心處理部分。為保證傳輸信號的精度，包裝機采用了HBB波紋管稱重傳感器。同時為了保證D/A轉(zhuǎn)換的精度采用了MAX1224/MAX1225系列12位串行A/D轉(zhuǎn)換器。
1稱重控制分析
動態(tài)定量稱重的關(guān)鍵技術(shù)在于解決稱量精度與速度的矛盾。動態(tài)稱重過程的被控對象具有慣性、滯后、非時變等非線性環(huán)節(jié)的特性，是單輸入單輸出的無自平衡能力的二階純滯后對象。稱重過程不確定因素多，誤差主要來源于物料、給料裝置、稱量裝置和控制系統(tǒng)。定量稱重是一個動態(tài)過程,動態(tài)稱量精度與控制過程中的每一個環(huán)節(jié)密切相關(guān)。它需要在短時間內(nèi)對被稱量物料的質(zhì)量加以判斷、檢測，通過算法運算控制調(diào)整物料流量、修正因空中飛料的測量誤差,為下一次稱量做準備。一次稱量過程如下:釆樣，物料質(zhì)量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)電壓信號，經(jīng)高精度放大、數(shù)字濾波、12位高精度A/D轉(zhuǎn)換,得到的數(shù)字量與設(shè)定量程數(shù)字量比較，獲取此次稱量誤差，將此誤差經(jīng)過處理輸入控制器,控制器根據(jù)不同的控制算法輸出控制量，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，并通過終端部件——閥門改變給料量，直到下一采樣時刻到來。這樣就構(gòu)成了一個反饋的閉環(huán)控制回路，直至系統(tǒng)反饋值無限逼近給定值，控制器輸出為零。
2機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1包裝機的結(jié)構(gòu)組成與作用
包裝機的所有機械元件均采用氣動控制。實現(xiàn)了反應(yīng)時間短,控制精度高的目的。在整個過程中，單片機控制系統(tǒng)發(fā)出電信號,再通過運放電路控制電磁閥從而實現(xiàn)對各閥門氣動元件的控制。雙秤定量包裝機的機械結(jié)構(gòu)如圖1所示。

包裝機的具體機械結(jié)構(gòu)說明，圖1示出此包裝機分為A稱重系統(tǒng)和B稱重系統(tǒng)。在儲料斗的下方設(shè)計成了衩型結(jié)構(gòu),分別安裝了兩套氣缸和電磁閥對放料進行控制。為實現(xiàn)稱重更精確，閥門實行了分料速控制，從而對下料的落差控制更加精確。在中間部位的關(guān)鍵稱重料斗上分別安放了3個HBB波紋管稱重傳感器，三者分別成120。。確保了稱重的穩(wěn)定性。同時兩套電磁閥和氣缸配合結(jié)構(gòu)來控制著A秤和B秤的卸料。在下方是夾袋部分，采用一個電磁閥同時控制2個氣紅作用。當(dāng)夾袋請求發(fā)出后2氣缸相對外伸，從而將包裝袋夾緊。當(dāng)松袋請求發(fā)出后2氣缸相對回縮，從而將包裝袋放下⑵。
2.2包裝過程的時序圖
圖2示出，在雙秤交替使用過程中，首先A秤、B秤分別延時小時間到后，開始加料過程。以A秤為例系統(tǒng)首先使A秤大投、A秤中投。A秤小投信號有效,開始慢速加料過程。但A秤料斗中的物料重量N單秤目標(biāo)值一A秤大投提前量時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號關(guān)閉相應(yīng)的A秤大投輸出信號,A秤進入中速加料過程，同時單片機定時器啟動壇、在知時間內(nèi)，不對當(dāng)前秤斗內(nèi)的重量進行判別（以避免過沖），知延時過后，定時器發(fā)出中斷將實時檢測料斗內(nèi)的重量。當(dāng)A秤秤料斗中的物料重N單秤目標(biāo)值一A秤中投提前量時,控制系統(tǒng)將關(guān)閉A秤中投信號,A秤進入慢速加料過程，同時單片機中的定時器知再次啟動。在知時間內(nèi)，不對當(dāng)前秤斗內(nèi)的重量進行判別（以避免過沖），」延時過后，定時器發(fā)出中斷將實時檢測料斗內(nèi)的重量。當(dāng)A秤秤料斗中的物料重N單秤目標(biāo)值一A秤落差值時，控制系統(tǒng)將關(guān)閉A秤小投信號,A秤加料過程完成。A秤定值輸出有效，同時開始勺延時上時間到后，啟動定時器益，當(dāng)歸延時到后定時器發(fā)出中斷使得單片機發(fā)出A秤卸料信號，卸料后系統(tǒng)判斷A秤料斗內(nèi)的物料是否低于近零值，低于則啟動定時器％,%時間到后，單片機關(guān)閉A秤的卸料信號完成一次定量循環(huán)。B秤的定量過程與A秤相同。

3控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

圖3示出，系統(tǒng)運用單片機作為主要控制核心部件，在閥門控制方面主要用電磁閥作為電一氣轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。單片機在接受到夾袋請求及A、B兩秤傳感器傳來的信號以后，進行分析計算，做出對儲料斗閥門及卸料松袋閥門電磁閥電信號響應(yīng)。電磁閥接到電信號后發(fā)生動作，氣缸伸縮達到張開關(guān)閉閥門的效果。
3.2主機的軟件工作流程
(1)初始化，包括中斷和定時器的初始化,A秤、B秤傳感器信號的初始化。(2)判斷夾袋請求的狀態(tài),若未發(fā)出請求，等待，否則，進行裝料。同時程序到(3)o(3)判斷A、B計量稱重秤是否到達目標(biāo)值，若不到秤，等待，否則，到(4)o(4)清空到秤標(biāo)志，給A秤或B秤發(fā)出放料信號。(5)延時到一定時間后，打開袋夾，同時清除給甲或乙機的放料信號，返回(2)。外中斷服務(wù)程序0：1)禁止外中斷1中斷;2)設(shè)定甲機到秤標(biāo)志;3)返回。外中斷服務(wù)程序1:1)禁止外中斷0中斷;2)設(shè)定乙機到秤標(biāo)志;3)返回。定時器0中斷服務(wù)程序：1)判斷按鈕按下狀態(tài)，為高，到(4),為低，到(2)。2)延時一段時間，判斷按鈕按下狀態(tài)，為高，到(4),為低，到(3)。3)設(shè)定按紐按下標(biāo)志。4)重裝定時器初值，返回〔3-句。
4結(jié)束語
本文介紹了雙秤式包裝機的整體機械結(jié)構(gòu)和機械控制系統(tǒng)。給出了包裝機的工作時序，闡述了整機的軟件作用機理。目前，本產(chǎn)品已經(jīng)在衡鑫包裝機械廠批量生產(chǎn)，并在玉米包裝行業(yè)中得到應(yīng)用。產(chǎn)品在內(nèi)蒙古奈曼旗農(nóng)場進行了現(xiàn)場實際應(yīng)用,取得了很好的效果。其包裝速度達到每分鐘10~12袋。包裝精度也達到了2%。。但在現(xiàn)場實踐中也存在著一些小的問題，相信對雙秤定量包裝機的進一步開發(fā)研究會取得更好的效果，其結(jié)構(gòu)和控制也將會被推廣到其他包裝行業(yè)中。

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