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0引言
組合秤控制系統(tǒng)是伴隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展而興起的一種廣泛應(yīng)用于商品流通領(lǐng)域和食品包裝企業(yè)的電子衡器。由于采用組合式計量的稱重方法，成功地解決了普通電子稱重系統(tǒng)精度高、時速慢的矛盾，達到稱重既快又準的目的，尤其是計量不規(guī)則形狀的物料如高級糖果、膨化食品時，它的優(yōu)越性更為顯著，因此組合稱重技術(shù)以其高精度、高速度代表了當今稱重技術(shù)的最高水平及發(fā)展方向。但在我國其發(fā)展較慢，由于它的價位高而不能被普遍接受，因此迫切需要大量的廉價的組合秤來滿足包裝計量行業(yè)的發(fā)展需要。
1組合秤控制系統(tǒng)的工作原理
首先物料由物料輸送機送到貯料斗，然后主振機開始振動把物料從貯料斗排出，從中調(diào)整貯料斗的高度以調(diào)節(jié)物料下落的速度。物料從貯料斗出來后均勻進入各線振盤，進入進料斗并貯存起來。當稱重斗完成上一次稱重并清空后，進料斗的門打開，此時物料進入稱重斗進行稱重，稱重斗配有稱重傳感器和卸料門。稱重傳感器測出稱重斗中物料的重量后以電信號的形式送入微機，由計算機進行篩選組合，則系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值進行組合計算，便獲得滿足產(chǎn)品目標重量范圍內(nèi)的最佳組合結(jié)果。如果有N個料斗，則有2,—1種可能的組合模式，通常僅用部分組合，系統(tǒng)使用組合數(shù)的多少與每次組合用幾份分量有關(guān)。系統(tǒng)對選中的稱重斗作標記，如果某幾個稱重斗被選中，則微機會發(fā)出命令使其料斗門開啟并排出物料，則該物料被集中放到集料斗中，再輸送給包裝機進行包裝。如果某些稱重斗未被選中，則該物料保留，在下一個工作循環(huán)時微機對未選中而仍在繼續(xù)喂料的稱重斗直接參與計算，如此循環(huán)，直到人為停止。如果某幾個稱重斗在多次組合中未被選中，則該料斗被強迫選中一次，在含該料斗的組合中選擇最佳組合，并對卸掉該物料的傳感器自動清零
2組合秤系統(tǒng)中每一稱重控制單元的硬件設(shè)計
2.1MSC1210單片機
本系統(tǒng)選用MSC1210單片機作為下位機稱重單元的主芯片，主要是利用了MSC1210的24位A/D接口，它體現(xiàn)在以下兩個方面：①內(nèi)部集成了一個24位高分辨率的£一△模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,在設(shè)定的采樣頻率下，釆樣差分輸入通道的電壓信號，該電壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路后進入MSC1210的輸入通道AIN0?AIN1,打開輸入緩沖器，以提髙ADC的輸入阻抗，從而提高測量精度；②根據(jù)被測信號的大小，可實現(xiàn)量程的自動切換，由于在不同的應(yīng)用場合被測信號的范圍較寬，信號電平可以從毫伏級到伏級，但模數(shù)轉(zhuǎn)換器不可能在各種情況下都能與之匹配，因此為了保證必要的精度，系統(tǒng)使用MSC1210的可編程放大器PGA并通過改變量程的辦法來解決這一問題，合理選擇PGA的大小，從而提高ADC的有效分辨率，以實現(xiàn)量程的自動切換，提高ADC的有效精度。
2.2步進電機驅(qū)動電路
為使料門開閉動作平穩(wěn)，防止物料破損和卡料，每個料門的開閉都采用步進電機驅(qū)動。選用二相步進電機57BYG,其驅(qū)動模塊選用LMD18245（2個），其全橋功率驅(qū)動器集成了雙極性步進電機驅(qū)動和控制電流所需的全部電路，采用創(chuàng)新的電流檢測方式，基本消除了功率損耗，并通過固定關(guān)斷時間斬波技術(shù)來控制電機電流。
為了減輕主單片機的負擔，引入了從單片機AT89C2O51來控制兩相步進電機，它是一種帶2kB閃速可編程可擦除只讀存儲器（PEROM）的低電壓、髙性能8位微控制器，該單片機有20個管腳，具有封裝小、成本低、易于使用的特點，使得我們在構(gòu)造這樣一個系統(tǒng)時可以盡可能地減少外部元件。
2.3電磁振動給料器控制電路
本系統(tǒng)采用了無觸點開關(guān)——雙向可控硅BTB08來控制電磁振動給料器。當然為了起到與單片機的驅(qū)動隔離的作用，選用過零觸發(fā)電路MOC3041進行同步觸發(fā)，這種光電隔離過零雙向可控硅驅(qū)動器具有體積小、功耗小、無噪聲等優(yōu)點，在不增加任何輔助電路的條件下可直接與微處理器的PIO接口。
組合秤控制系統(tǒng)的硬件原理圖見圖1。

該系統(tǒng)由以MSC1210主芯片為核心的控制單元組成，每個控制單元獨立控制一個稱料裝置。其所完成的任務(wù)為：由主芯片MSC1210控制激振器使主振盤和線振盤不停地向下振料，間隔一小段時間后，由從芯片AT89C2051控制步進電機把振下物料的料門打開，使貯存在備料斗里的物料垂直落入稱重斗，并通過稱重傳感器將采集到的信號送入MSC1210進行處理，最后把此信號通過通訊接口送給上位機。
3組合秤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件釆用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計方法，根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，主要由A/D模塊、濾波算法模塊、組合計算模塊、步進電機驅(qū)動模塊、電磁振動給料器的控制模塊、通訊傳輸?shù)饶K構(gòu)成.下面重點介紹組合計算模塊的設(shè)計，它通過調(diào)用一個遞歸函數(shù)來完成組合計算：

組合秤在進行組合計算中，通常要增加稱量斗的總數(shù)和參與組合的斗數(shù)，這樣得到的有效組合數(shù)就會增加。但是，盡管微處理器的處理速度很快，而稱量斗和參與組合的斗數(shù)過多會導致包裝速度的降低，且增加了成本，因此在組合秤中，一般選8頭?14頭秤，每次參與組合的數(shù)為3頭?5頭兇.
4結(jié)論
組合秤在工作時，料斗容量有200ml、300ml,500ml等，質(zhì)量最大可達500kg,稱量精度范圍為0.lg?1.5g,因此本文選擇了具有24位A/D轉(zhuǎn)換能力的MSC1210單片機作為組合稱量的控制系統(tǒng)，它可節(jié)省成本、提高稱量精度.目前在國內(nèi)，組合稱重技術(shù)的發(fā)展仍處于初級階段，組合秤的制造與國外的先進水平相比還相差甚遠，但隨著我國的商品包裝向高速、高精確度的方向發(fā)展，電腦組合秤必將快速地進入我國的食品包裝行業(yè).

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