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飼料廠自動配料的微機(jī)控制

發(fā)布時間:2021-06-17 16:31:07 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

1 引 言

目前,隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,越來越多的飼料廠應(yīng)運而生。這些飼料廠主要生產(chǎn)各類家畜和魚類飼料。在飼料加工和生產(chǎn)過程中,一個重要的工序是自動配料。本文介紹一種采用微機(jī)控制的自動配料系統(tǒng)。

自動配料過程見圖1。其中,1~8號斗為原料的進(jìn)料斗;9號斗為混合稱重斗。首先根據(jù)所需原料的種類和配比,確定1~8號斗所需的入料量,然后依次打開l~8號入料斗的閘門,按配比重量將原料放入9號斗中。在配料過程中,混合稱重斗可以實時測量所配原料重量,以保證配料精度。

自動配料示意圖

配料完成后,在混合稱重斗內(nèi)進(jìn)行攪拌混合,最后進(jìn)入出料裝袋工序。本系統(tǒng)主要完成從配料、混合及出料的微機(jī)自動控制。

2系統(tǒng)設(shè)計

自動配料系統(tǒng)由PC微機(jī)、打印機(jī)、PC接口板、重量檢測和閘門控制部分構(gòu)成,系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

自動配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中,重量檢測部分將重量信號轉(zhuǎn)變成電信號;PC接口板完成重量檢測信號的A/D轉(zhuǎn)換和輸出閘門控制信號;閘門控制部分根據(jù)接口卡的閘門控制信號控制拖動閘門和攪拌器的伺服電機(jī)。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要包括PC接口卡、重量檢測和閘門控制三部分。

3.1 PC接口板

PC接口板插在PC微機(jī)的I/O擴(kuò)展槽上,其主要功能是:(1)重量信號的A/D轉(zhuǎn)換輸入。(2)閘門的開關(guān)狀態(tài)信號輸入。(3)閘門控制開關(guān)信號輸出。

為實現(xiàn)以上功能,PC接口板設(shè)計如圖3所示。

配料PC接口板原理圖

PC接口板由譯碼電路、8255I/0芯片、7109A/D芯片、I/O信號整形和驅(qū)動電路構(gòu)成。

譯碼電路確定兩片8255芯片的片選地址分別為270H和274H;1號8255的PA端口采集A/D數(shù)據(jù);PC0~3,控制A/D轉(zhuǎn)換器的讀寫;PC6~7和PB端口輸出控制1~9號料斗閘門信號K1~K9和攪拌控制信號Kl0而2號8255的作用是輸入1~9號料斗閘門打開狀態(tài)信號S11~S19和關(guān)閉狀態(tài)信號S21~S29。信號整形電路用于輸入狀態(tài)信號的整形,驅(qū)動電路用于驅(qū)動閘門控制電路的中間繼電器。

根據(jù)配料過程中的測重計量要求,A/D芯片選用性價比較好的雙積分式A/D芯片ICL7109,其特點是:(l)分辨率12位;(2)具有微處理器接口,使用方便;(3)工作穩(wěn)定,抗擾能力強(qiáng)。

3.2重量檢測電路

重量檢測電路原理見圖4所示。測重采用橋式傳感器,其傳感器信號經(jīng)過高性能運算放大器7650變成0~5V的電壓信號,最后送PC接口板A/D轉(zhuǎn)換電路。

重量檢測電路圖

3.3閘門控制電路

接受PC接口卡輸出的控制信號K1~K10,通過中間繼電器和主接觸器控制伺服電機(jī)工作,達(dá)到打開或關(guān)閉料斗閘門和攪拌的目的。而閘門的狀態(tài)信號來自閘門的限位開關(guān)。電路原理圖見圖5所示。圖中,RL是中間繼電器;MC是主接觸器;JR是熱過載繼電器;M是伺服電機(jī)。

閘門控制電路原理圖

4配料精度分析

配料過程中的重量控制是閉環(huán)控制,其原理圖如圖6所示。

配料重量閉環(huán)控制原理圖

由于配料過程是從1~8號料斗依次入料,因而當(dāng)控制某個料斗入料時,W,為當(dāng)前料斗應(yīng)配的重量;Wf為反饋測量重量。從圖1可以看出,當(dāng)入料閘門關(guān)閉時,從閘門到混合稱重斗這段距離間會殘留一些入料,而這L是影響配料精度的主要誤差來源。為此,我們在設(shè)定給定重量時,增加了補(bǔ)償量Wb,以修正由殘余入料引起的誤差。Wb同時還包含測重時的去皮重量。

由于配料時每個進(jìn)料斗的重量都是閉環(huán)控制,因而保證了最終的配料精度。由于采用了12位A/D轉(zhuǎn)換器,配料量最大為400kg,則測重的分辨率為400kg/4096=0. lkg。由于入料流速不高于15kg/min,若A/D轉(zhuǎn)換工作速度為10次/秒,則兩次A/D轉(zhuǎn)換間入料不會大于0. 025kg,遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的分辨率,因而可以保證系統(tǒng)的高精度。實踐證明,該原理設(shè)計的配料系統(tǒng)具有較高的配料比和重量精度。

5軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C語言在UCDOS下進(jìn)行下拉菜單式編程。軟件設(shè)計界面美觀,操作方便。軟件具體功能如下:

(1)設(shè)定配比及補(bǔ)償重量;

(2)設(shè)重攪拌和出料時間;

(3)料斗閘門故障處理;

(4)顯示動態(tài)配料參數(shù);

(5)打印配料流水報表;

(6)存儲相應(yīng)數(shù)據(jù)。

程序框圖如7所示。

配料程序框圖

6結(jié)束語

實踐證明,該自動配料系統(tǒng)操作方便、運行可靠,而且配料的配比精度高。該配料系統(tǒng)不但對飼料廠具有廣泛的推廣價值,還可以應(yīng)用于其它需要自動配比或配重控制的領(lǐng)域中。

 

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