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混凝土配料儀表控制系統(tǒng)的芯片,模塊與電路改進

發(fā)布時間:2021-03-22 10:59:45 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

常州某水泥廠現(xiàn)有混凝土配料儀表采用特殊模塊,價格高,維護性能差,可擴展性有限,通信功能弱。因此,改進了混凝土配料儀表控制系統(tǒng)的模塊和電路,開發(fā)新的配料控制器具有現(xiàn)實意義。
混凝土配料儀表等設(shè)備是混凝土攪拌站的主要組成部分,主要用于混凝土生產(chǎn)中的原的原材料稱量,是保證混凝土質(zhì)量的重要前提。由于自動混凝土攪拌站具有產(chǎn)品質(zhì)量高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、效率高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,現(xiàn)有的混凝土生產(chǎn)設(shè)備大多采用微機控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)可以設(shè)置各種原材料的比例和流量,控制每種輸入材料的瞬時流量,從而達到控制混凝土質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。同時,自動控制系統(tǒng)也是實現(xiàn)自動化、智能化、科學管理、安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。
一般控制芯片的選型。
原料儀表采用通用控制芯片代替專用芯片,或者降低成本,方便控制程序開發(fā)。AT89C52單片機自帶大量ROM和RAM微處理器,直接形成最小系統(tǒng)。該方案的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)最簡單,輸入/輸出能力強,不需要額外的翻譯電路,所需外部設(shè)備少,具有以下功能:
(1)可與任何總線型單片機接口,通用性好;(2)I/O端口可根據(jù)位置任意配置,系統(tǒng)調(diào)試極為方便;
(3)具有加密功能;
(4)集成度高,可靠性高;
(5)可并聯(lián)或級聯(lián),便于擴展。顯然,最小系統(tǒng)具有良好的通用性、靈活性和可靠性,大大降低了周邊電路。
2.信號轉(zhuǎn)換電路的選擇。
由于混凝土配料儀表等設(shè)備工作環(huán)境惡劣,振動、煙塵、電磁、高溫、高濕度對電路構(gòu)成嚴重威脅,所以用V/F轉(zhuǎn)換器代替A/D轉(zhuǎn)換器。V/F轉(zhuǎn)換過程是輸入信號的積分過程,可以順利處理噪音或變化的輸入信號,抗干擾能力強;其次,與微處理器的接口簡單,頻率信號輸入靈活,只占用一條接口線,便于與接口光電隔離,進一步提高了水泥配料儀的抗干擾能力和可靠性。
V/F轉(zhuǎn)換芯片有LM331、LM231、AD654、AD650、TC9400、VFQ-1C、ADVFC32等多種類型,其中LM231、AD654是性價比高的。AD654具有功耗小、輸出頻率大、輸出功率大等優(yōu)點。AD654周邊電路比較簡單,所以AD654被用作模塊轉(zhuǎn)換器。
配料儀控制電路的設(shè)計;
除了控制芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片之外,控制電路還需要鍵盤掃描電路、顯示電路、接口電路、光耦合電路、復(fù)位電路等外圍電路的支持。
通訊接口采用CH372USB總線接口芯片,實現(xiàn)USB口通訊。CH372是USB總線的通用設(shè)備接口芯片,與USBV2.0規(guī)格完全兼容,具有8位數(shù)據(jù)總線及讀寫、片選控制線及中斷輸出,便于與單片機連接。利用USB與上位機的數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控和實時控制。外部設(shè)備CH372只需要晶振和電容,電路簡單。
配料儀表控制軟件的設(shè)計。
系統(tǒng)軟件采用KeliC51軟件開發(fā)環(huán)境,根據(jù)匯編語言的特點采用模塊化編程方法。程序主要包括五個模塊:主程序模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊和通信模塊。
4.1主程序模塊。
該模塊主要控制電路初始化、各芯片選擇、系統(tǒng)復(fù)位等。系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。軟件復(fù)位的主要方法有軟件陷阱、指令冗余、軟件WATCHDOG等。需要注意的是軟件復(fù)位和硬件復(fù)位的區(qū)別。硬件復(fù)位是指啟動復(fù)位和看門狗復(fù)位。硬件復(fù)位對寄存器有影響,如PC=000H、SP=07H、PSW=00H等。,而軟件復(fù)位對SP和PSW沒有影響。所以對于微機測控系統(tǒng)來說,當程序正常運行時,將SP設(shè)置地址大于07H,或?qū)SW的第5用戶標志設(shè)置為1。然后系統(tǒng)復(fù)位時,只需檢測PSW.5標志位置或SP值即可判斷是否是硬件復(fù)位。
4.2數(shù)據(jù)處理模塊。
該模塊的主要任務(wù)是將V/F轉(zhuǎn)換形式的脈沖信號轉(zhuǎn)換為實際稱重數(shù)據(jù)。AD654通過光電耦合形成脈沖方波,其頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)值必須通過計數(shù)器實現(xiàn)。計數(shù)器可以使用單個計數(shù)芯片和8253可編程計數(shù)器,也可以使用單片機自帶的計數(shù)器,即單片機的P3.4或P3.5端口。通過計數(shù)器,AD654的輸出頻率轉(zhuǎn)換為讀數(shù)Rk,微處理器每隔一段時間讀取一次計數(shù)Rk,與存儲在RAM存儲器中的計數(shù)Rk-n減少,得到的Dk是模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。
4.3通訊模塊。
通訊模塊為USB模式,可通過USB端口與上位機連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。CH372芯片由8位并口讀寫,所有操作均由1個命令碼、多個輸入數(shù)據(jù)和多個輸出數(shù)據(jù)組成。CH372芯片占據(jù)2個地址位置,當A0引腳為高電時,通常選擇命令端口,即可寫入命令;當A0為低電時,通常選擇數(shù)據(jù)端口,即可讀寫數(shù)據(jù)。CH372在收到數(shù)據(jù)或發(fā)送完數(shù)據(jù)后,通知單片機中斷處理。
4.4其他模塊。
參數(shù)設(shè)置模塊主要是調(diào)整傳感器,設(shè)置系統(tǒng)工作狀態(tài),輸入混凝土比例等。顯示模塊用于輸出各種參數(shù),如配方數(shù)據(jù)、傳感器測量數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)指示、參數(shù)設(shè)置菜單、操作提示等。
五是結(jié)束語。
本文介紹了基于通用微控制芯片的混凝土成分儀表的軟硬件設(shè)計,用AT89C52控制芯片代替專用控制芯片,用電壓-頻率轉(zhuǎn)換代替模擬量-數(shù)字量轉(zhuǎn)換,用USB通信代替RS-232通信,使系統(tǒng)電路具有線路簡單、維護方便、抗干擾能力強、性價比高的優(yōu)點。

 

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