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0引言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中有很多環(huán)節(jié)都涉及到定量稱重的問題，比如糧食、化肥的包裝過程，醫(yī)藥化工的配料過程，飼料的配ii包裝過程等市場上的電子定量包裝秤稱量誤差范圍大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械結(jié)構(gòu)笨重、自動(dòng)化程度不高、、效率低下。目前:國際上一些著名的工程機(jī)械大公司(如CAT、VOLVO、利勃海爾等)都在自己的產(chǎn)品上廣泛釆用CAN總線技術(shù)，大大提高了整機(jī)的可靠性、可檢測性和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平早。
本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)電子定量包裝秤，采用CAN總線的分布式控制系統(tǒng)系統(tǒng)中上位機(jī)與數(shù)據(jù)釆集模塊間的信息交換通過car總線連接，信號傳輸可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)另外,與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)敷設(shè)線纜少、實(shí)現(xiàn)成本低、設(shè)計(jì)靈活、采用模塊化設(shè)計(jì)，為調(diào)試安裝帶來方便。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能分析
全自動(dòng)電子定量包裝秤實(shí)現(xiàn)邊給料邊稱重，將規(guī)定質(zhì)量的松散物料自動(dòng)裝入一個(gè)一個(gè)的包裝袋中，裝好物料的包裝袋就自動(dòng)落到輸送機(jī)上，再經(jīng)輸送機(jī)送到縫包機(jī)進(jìn)行縫包。裝料和稱重都是自動(dòng)完成，不需要人工干預(yù)。
定量包裝秤有一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo):稱量精度結(jié)合國家對糧食企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際需求，提岀以下系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo):灌裝物料精確度達(dá)到2欄誤差值;設(shè)計(jì)可視化人機(jī)界面;外形結(jié)構(gòu)要求新穎象用，更加人性化、更具備操作性;設(shè)計(jì)硏發(fā)夾口整形機(jī)，使整個(gè)定量置子秤流水線減少人工工位等秤主體摒棄上機(jī)架和下機(jī)架分體的設(shè)計(jì)方式，釆用整體式結(jié)構(gòu),即將進(jìn)料槽和秤的主體安裝在一起的結(jié)構(gòu)形式，這種設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于減少了售后人員的安裝調(diào)試時(shí)間。進(jìn)料機(jī)構(gòu)釆用繼電器加料閥控制3段加料，即用3個(gè)繼電器來控制3個(gè)開關(guān)閥門：3個(gè)閥門依次為，快速加料口，呻速加料口，及“慢速加料口”，通過“三段加料法，提高定量包裝秤的精度降低了調(diào)節(jié)進(jìn)料門時(shí)操作難度，使得整個(gè)過程變得更加簡單人性化日。
系統(tǒng)釆用基于CAN網(wǎng)絡(luò)的主從分布式測量與控制系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為控制核心,使系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)、易升級，具有較強(qiáng)的適用性，降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。同時(shí)，系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)為系統(tǒng)調(diào)試、安裝帶來了方便。
2系統(tǒng)組成
電子定量包裝秤是自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它既是計(jì)量裝置，又是自動(dòng)化程度較高的機(jī)電一體化控制設(shè)備它既要符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，又要滿足自動(dòng)包裝工藝的要求。定量包裝秤的結(jié)構(gòu)是否合理,對其性能影響很大，進(jìn)而關(guān)系到整個(gè)包裝系統(tǒng)的性能。圖］為系統(tǒng)的總體框圖，系統(tǒng)各部分通過CAN總線相連，所有的控制和反饋數(shù)據(jù)均通過CAN總線傳輸，各部分功能實(shí)現(xiàn)模塊化當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自關(guān)閉功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系,使其他節(jié)點(diǎn)的通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，其可靠性和實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)高于普通的通信技術(shù)。

該電子定量包裝秤控制系統(tǒng)主要由微控制器、CAN通信模塊、控制模塊、信號輸入模塊、電源模塊、看門狗復(fù)位模塊組成圖2為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。電源模塊由傳感器供電一模塊、單片機(jī)供電模塊、CAN供電模塊組成，負(fù)責(zé)給各個(gè)模塊供電一控制模塊通過控制繼電器加料閥的關(guān)斷進(jìn)行加料控制稱重傳感器從各號機(jī)處采集數(shù)據(jù)經(jīng)過微處理器處理后由CAN通信模塊傳輸給CAN總線0CAN總線在接收到數(shù)據(jù)信息后，通過can-RS232轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，將底層傳送的can數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可識(shí)富泳］Ks232數(shù)據(jù)，工控機(jī)可對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示和分弟:同時(shí)工控機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)底層模塊與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的通信根據(jù)工控機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，微控制器對控制模如進(jìn)行控制操作日。
3硬件設(shè)計(jì)
電子定量包裝秤動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)有序工作的大腦,微處理器采集來自稱重傳感器的信號,再通過CAN總線將采集的信號傳輸給上位機(jī)，在顯示器上輸出系統(tǒng)的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)觀察。
該系統(tǒng)微處理采用具有高性能、低功耗的STC89C52系列單片機(jī)它是由宏晶科萩推出的新一代高速低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)片內(nèi)集成4KB的FLASH存儲(chǔ)器可反復(fù)編程/擦除10（X）次，數(shù)據(jù)可以保留io年,CAN通信模塊由CA\控制器SJA1000.CAN收發(fā)器PCA82C251組成。CAN控制器SJA1000與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換經(jīng)過一組寄薦器和一個(gè)ram完成。RAM部分的寄存器和地址窗口組成了發(fā)送和接收緩沖器它包括接收輸入比較器電路，能與82C251兼容。82C251是CAN總線和CAN控制器的添橋梁，對總裁供差動(dòng)發(fā)送操作和對（：A\控制器提供差動(dòng)接收操作,它的CANH和CANL引腳分別連接5fi的電阻再與（沽、總線相連，5Q的電阻用來限流，以免電流過大損壞器件口采用高速光耦6N137作為82C251和SJAI000的連接橋梁，實(shí)現(xiàn)CW節(jié)點(diǎn)間的京有隔離，從而可提高CAN總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力。另外，為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的RS232電平（-10~+10V）與TL電平（0?+5V）的相互轉(zhuǎn)換，確保數(shù)據(jù)的正確。

系統(tǒng)采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片看門狗復(fù)位模塊，采用看門狗芯存X25O45,可防丄外界干擾設(shè)計(jì)圖如圖3所示。圖4給出了全自動(dòng)電子定量包裝秤的數(shù)據(jù)采集。
采用型號為I6E~C3SOKC£B的單點(diǎn)式稱重傳感器。它精度高，適合量程為0.05kg到300kg的稱重濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。稱重傳感器輸出模擬量信號經(jīng)過濾波電路后，通過放大器將輸入的電壓信號放大。再將放大后的模擬信號進(jìn)行a/D轉(zhuǎn)換后交給微處理器處理。所采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使用AD7710。

4軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)通電后，電源指示燈亮。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)作，進(jìn)料過程:物料從儲(chǔ)料斗經(jīng)過給料裝置進(jìn)入稱重3。一開始，給料裝置快速進(jìn)料。此時(shí),傳感器不停采取數(shù)據(jù)信號并交給上位機(jī)處理顯示,上位機(jī)將處理后的信息反饋給微處理器，微處理器根據(jù)此反饋信息控制繼電器加料閥。系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了中速進(jìn)料和慢速進(jìn)料臨界值，若上位機(jī)顯示的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，就改變進(jìn)料的速度    當(dāng)慢速進(jìn)料停止時(shí)，整個(gè)進(jìn)料過程結(jié)束判斷物剝重量有沒有超過規(guī)定的公差范圍，若超過公差范圍，則報(bào)警;若沒有超過公差范圍，則稱重過程結(jié)束,當(dāng)稱重過程結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)行輸送縫包夾口整個(gè)的包裝過程結(jié)束，開始進(jìn)行下一輪的包裝。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)通過硃碼的重量來測試稱重傳感器的準(zhǔn)確性將瑟碼放置在電子秤上，分多個(gè)時(shí)段分別測量重量為100隊(duì)和15g的硃碼。表中的測得值為電子秤上測量每到的如,相同質(zhì)量的砥碼，在不同時(shí)刻測得值的誤差范圍在.1x以內(nèi)，說明數(shù)據(jù)采集模塊在溫漂、外界干擾及長時(shí)商環(huán)境下工作正常;不同質(zhì)量祛碼切測得值誤差范圍也.以內(nèi),說明電子秤可以滿足不同包裝規(guī)格,表1為傳感器靜態(tài)數(shù)據(jù)測量。通過表格可以看出，測得值的波動(dòng)都在誤差范圍內(nèi)，滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

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