咨詢電話
ENGLISH0755-88840386配料秤控制器的設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2020-05-09 09:46:57 |來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)連續(xù)累計(jì)自動(dòng)衡器的需求也愈來(lái)愈大，稱量的準(zhǔn)確與否已成為影響人 們生產(chǎn)生活的一個(gè)重要因素，這對(duì)配料秤的性能和 質(zhì)量提出了更高的要求。以往的配料秤都采用８ 位５１系類的單片機(jī)進(jìn)行控制，而且在數(shù)據(jù)采集模塊采用的芯片轉(zhuǎn)換位數(shù)小［１］，傳統(tǒng)的配料秤由于存在計(jì)量精度低、穩(wěn)定性差、控制有滯后等缺點(diǎn)，論文采用 ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６ 單片機(jī)設(shè)計(jì)了配料秤控制器，提高了測(cè)量精度和穩(wěn)定性，并能實(shí)時(shí)控制。首先主要介紹了配料秤的基本組成結(jié)構(gòu)、稱重原理， 設(shè)計(jì)了硬件電路，介紹了各個(gè)模塊的硬件功能，包括芯片選擇、器件大小的選擇等。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了配料秤控制器的軟件部分。
１ 配料皮帶秤的組成結(jié)構(gòu)
先對(duì)被稱量的幾種物料給定一個(gè)質(zhì)量比例，對(duì)這幾種物料進(jìn)行累計(jì)計(jì)量并定量配比的衡器稱為配料秤。配料秤大體上可分為兩部分：機(jī)械秤體和 變頻控制，變頻控制主要是變頻器和電機(jī)，機(jī)械秤 體包括運(yùn)輸皮帶、秤架、平行托輥、大皮帶、稱重托 輥、前后滾筒等。由于該配料秤采用雙通道設(shè)計(jì)， 因而有兩個(gè)速度通道和重量通道［１］，當(dāng)一個(gè)通道出現(xiàn)故障時(shí)，另一通道仍能正常工作，提高了配料效率。配料秤的基本結(jié)構(gòu)圖如圖１所示［２］。
在配料皮帶秤的運(yùn)行過(guò)程中，首先由給料機(jī)進(jìn)行加料，物料落到運(yùn)輸皮帶的落料段后，經(jīng)由運(yùn)輸皮帶傳輸?shù)竭_(dá)有效稱量段，同時(shí)，裝在稱量段的四個(gè)稱重傳感器分別感受到重量信號(hào)，并將重量信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送入單片機(jī)。單片機(jī)采用累加法來(lái) 計(jì)算物料重量。配料秤控制器將通過(guò)儀表盤顯示瞬時(shí)流量值，并將瞬時(shí)值與給定值不斷進(jìn)行比較， 得到瞬時(shí)偏差。對(duì)偏差進(jìn)行 ＰＩＤ 控制后，單片機(jī)發(fā)出控制命令控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)———電機(jī)發(fā)出動(dòng)作，通過(guò)不斷的調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變配料秤的瞬時(shí)流量， 不斷減小偏差，使控制效果達(dá)到最優(yōu)，提高了配料秤稱量的精確度［３］。
２ 配料秤控制器的硬件電路設(shè)計(jì)
配料 秤 控 制 器 的 硬 件 電 路 部 分 主 要 包 括ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、３．３Ｖ 電源電路、鍵盤與顯示接口電路、速度通道電路、重量 通道電路（兩路）、通信電路等基本電路。由于采用 了無(wú)測(cè)速傳感器技術(shù)，有時(shí)可省去速度通道電路。整體硬件結(jié)構(gòu)圖如圖２所示。
２．１ ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６單片機(jī)最小系統(tǒng)電路［４］
配料皮帶秤控制器的主控芯片采用美國(guó) ＡＴ－ ＭＥＬ 公司生產(chǎn)的 ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６ 單片機(jī)。該單片機(jī)集成了 ＡＲＭ７ＴＤＭＩＡＲＭ Ｔｈｕｍｂ 處理器，有高性能的３２位 ＲＩＳＣ 架構(gòu)，高密度的１６ 位指令集，具有低成本、低功耗、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６ 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路如圖 ３ 所示。該電路中，電 源電壓： ＶＤＤＩＮ ＝ ３．３Ｖ，ＶＤＤＩＯ ＝ ３．３Ｖ，ＶＤＤＯＵＴ ＝ １．８Ｖ，ＶＤＤＣＯＲＥ＝１．８Ｖ ，ＶＤＤＦＬＡＳＨ＝３．３Ｖ。
單片機(jī)外接１８．４３２ＭＨｚ的晶振。ＰＡ１１ 和 ＰＡ１０這兩個(gè)引腳被配置為Ｉ２Ｃ 模塊的引腳，單片機(jī)與鐵電存儲(chǔ)器ＦＭ２４Ｃ１６通過(guò)這兩個(gè)引腳相連。
２．２ 鍵盤、顯示接口電路
鍵盤與顯示接口電路通過(guò) ＳＰＩ接口和單片機(jī)進(jìn)行通信。采用ＢＣ７２８１作為該電路的控制芯片， ＢＣ７２８１是８ 位／１６ 位 ＬＥＤ 數(shù)碼管顯示及鍵盤接口專用控制芯片，它的驅(qū)動(dòng)輸出極性及輸出時(shí)序均 為軟件可控。顯示電路用于４ 位流量、８ 位累計(jì)量以及控制器的工作狀態(tài)等的顯示。鍵盤電路上安有２０ 個(gè)鍵，分別是上下移動(dòng)鍵、６ 個(gè)功能鍵（主要用于控制調(diào)零、掛碼、實(shí)物標(biāo)定、數(shù)字輸入等）、１０個(gè)數(shù)字鍵、鎖鍵、結(jié)束鍵。
２．３ ３．３Ｖ 電源電路設(shè)計(jì)
 |
|
２.５ 通信電路
設(shè)計(jì)采用 ＲＳ－２３２Ｃ 和 ＲＳ－４８５ 串行通信電路， ＲＳ－２３２Ｃ 是目前最常用的一種串行通信接口，主要用于短距離的通信，如配料秤和上位機(jī)的通信。配料秤控制器采用ＳＰ３２３２芯片實(shí)現(xiàn) ＲＳ－２３２Ｃ 通信。 ＲＳ－４８５主要用于長(zhǎng)距離的通信，如與現(xiàn)場(chǎng)的其他設(shè)備進(jìn)行通信。
３ 配料秤控制器的軟件設(shè)計(jì)
由于整個(gè)配料秤控制器軟件龐大、復(fù)雜，因此該 設(shè) 計(jì) 將 ＦｒｅｅＲＴＯＳ 操 作 系 統(tǒng) 移 植 到 ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６單片機(jī)上，將復(fù)雜的系統(tǒng)分成各個(gè)任務(wù)，分模塊進(jìn)行執(zhí)行，合理而有效的利用了ＣＰＵ 資源，使應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)化，而且該系統(tǒng)具有多任務(wù)處理能力，便于其進(jìn)行實(shí)時(shí)、同步、可靠的處理數(shù)據(jù)。配料秤控制器的主程序是將 Ｆｒｅ－ ｅＲＴＯＳ操作系統(tǒng)移植到 ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６ 單片機(jī)上，首先配置各處理器，初始化系統(tǒng)。接著開啟各 個(gè)任務(wù)，分別為秒任務(wù)、皮帶速度和重量檢測(cè)任務(wù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制任務(wù)，通信任務(wù)，各個(gè)任務(wù)輪流執(zhí)行。
ＦｒｅｅＲＴＯＳ操作系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各模塊任務(wù)之間的工作，給各子程序合理的分配空間。通過(guò)程序 設(shè)定任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)先執(zhí)行?？刂扑惴ǖ能浖鞒讨饕獮椋洪_始→給定設(shè)定值→ 計(jì)算偏差、偏差變化→ＰＩＤ 控制→輸出→結(jié)束。
４ 討 論
由于配料秤的工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的５１系列的單片機(jī)控制精度低，不足以滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求。采用３２ 位的 ＡＲＭ 系列單片機(jī)后，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，其精度可達(dá)到１％。
５ 結(jié) 論
該配料秤控制器基于 ＡＴ９１ＳＡＭ７Ｘ２５６ 單片機(jī)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配料秤流量及時(shí)、準(zhǔn)確控制，從而 可實(shí)現(xiàn)各物料流量的準(zhǔn)確配比。經(jīng)砝碼標(biāo)定可得， 將０．１ｔ 的標(biāo)準(zhǔn)砝碼放到秤架上，顯 示器顯示 ０．０９９ｔ，稱量精確度達(dá)到１％，并具有抗干擾性強(qiáng)、控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但其對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的隨機(jī)變化缺乏控制的靈活性。
本文源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除
-
公司電話：
0755-88840386
-
公司地址：
深圳市龍崗區(qū)坂田街道龍璧工業(yè)區(qū)11棟6樓
-
公司郵箱：
longxin@szlongxin.com
微信：產(chǎn)品咨詢
關(guān)注視頻號(hào)
關(guān)注抖音號(hào)