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1　工作原理
在化工、水泥生產(chǎn)、糧食、飼料加工過程中,都需對成品進(jìn)行定量包裝。傳統(tǒng)的計量方式是采用人工裝包或使用杠桿式機械包裝秤。但無論采用哪種方法都難以達(dá)到計量精度,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。全自動包裝計量裝置是采用現(xiàn)代傳感技術(shù)和單片機應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
全自動包裝計量裝置,主要由機械執(zhí)行機構(gòu)和電腦控制器兩大部分組成,其中執(zhí)行機構(gòu)由存料斗,氣缸控制或電動控制進(jìn)料裝置和夾袋機構(gòu)及各種位置開關(guān)等構(gòu)成。而電腦控制器由MCS—51系列單片微型計算機配以高精度稱重傳感器、儀表放大器和12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器以及光電隔離輸入、輸出、LED顯示、鍵盤輸入和數(shù)據(jù)存貯器等組成。
該裝置的運動原理是:當(dāng)操作者在夾袋機構(gòu)上套有包裝袋后,包裝計量裝置自動采集皮重,并通過電磁閥控制氣缸運動,打開下料門開始下料,當(dāng)下料到預(yù)先設(shè)定的重量時,下料門關(guān)閉一部分,使下料速度減慢,爾后,料下到另一規(guī)定重量時又使門關(guān)小一部分。使用最慢的速度繼續(xù)下料,在袋中料達(dá)到規(guī)定重量時立刻關(guān)閉下料門,停止下料,自動卸袋,并等待下一包的稱重。
整個過程均由控制器自動完成,而重量的變化是由兩只應(yīng)變式稱重傳感器來感知,通過儀表放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機來處理的。在該全自動包裝計量裝置的研制中,首次采用平插門、單氣缸和通用型電磁閥新型結(jié)構(gòu)控制多種下料速度。
2　控制器硬件組成
控制器硬件主要由CPU部分、鍵盤顯示部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、I/O部分、放大部分、通訊部分、數(shù)據(jù)存貯部分和電源部分等八大部分組成。
CPU部分采用AT89C51配以6M晶振構(gòu)成,其中P0口作總線用,P1口作輸入、輸出用,P3口作普通I/O特殊功能用,為節(jié)省I/O口,P2口沒有作高8位地址,只用2位作為片選信號,其余6位用作I/O。鍵盤顯示部分是以專用鍵盤顯示電路Intell8279為核心,配有20只鍵的觸摸鍵盤和10位LED顯示的鍵盤顯示系統(tǒng),其中4位顯示稱重量,6位顯示累計包數(shù)和累計重量,段驅(qū)動僅用一片驅(qū)動器74LS240,位驅(qū)動也僅一片BCD碼譯碼驅(qū)動器74LS145構(gòu)成最簡系統(tǒng)。A/D轉(zhuǎn)換采用逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器AD574KD,它具有12位并行輸出功能,最小轉(zhuǎn)換時間為25μs。系統(tǒng)共有4位帶光電隔離輸入和3位帶光電隔離固態(tài)繼電器輸出,9位發(fā)光二極管輸出顯示。放大部分使用儀表放大器AD524和部分調(diào)理電路組成。該系統(tǒng)利用AT89C51提供的串行通訊功能位RXD和TXD兩位特殊功能位,輔以2路光電隔離電路進(jìn)行電平變換構(gòu)成完整可靠的RS232通訊接口。使用SN75LBC184構(gòu)成RS—485通訊接口,兩種接口可任選其一,轉(zhuǎn)換方便。該系統(tǒng)的部分?jǐn)?shù)據(jù)和部分參數(shù)是需長期保存,因此采用一片DS1220非易失數(shù)據(jù)存貯器,該存貯容量為2K字節(jié),它具有讀寫速度快、保存時間長(10年)等特點,主要用于存貯臨時數(shù)據(jù)和長期保存數(shù)據(jù)及一些設(shè)定參數(shù)。系統(tǒng)共提供+5V、±15V和+10V四種電源。
3　軟件系統(tǒng)組成
由于該系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為控制器的CPU,因此該軟件采用MCS—51匯編語言編程。程序采用模塊化結(jié)構(gòu),各模塊之間可互相調(diào)用,對于通用處理程序使用小塊子程序,便于各功能塊的配合和調(diào)用。其基本模塊為:初始化模塊、參數(shù)輸入模塊(鍵盤輸入)、稱重模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、累計模塊、清零模塊、通訊模塊等。各模塊之間采用子程序調(diào)用或中斷調(diào)用等辦法來協(xié)調(diào)。總之,系統(tǒng)工作時,由系統(tǒng)總控程序管理,稱重程序完成采皮重、夾袋、稱重、卸料的全過程。由于該系統(tǒng)的特殊性,鍵盤輸入、各開關(guān)量的輸入均采用查詢方式,但通訊是采用串行口中斷方式,這樣能保證從機可隨機接受主機的各種命令,達(dá)到清零、傳遞數(shù)據(jù)的目的。利用RS232和RS485共用一通用程序,很容易使不同用戶使用不同通訊口構(gòu)成多機通訊管理系統(tǒng)。在計量裝置開門,停止下料后,落于料斗的“殘余料重”稱為“落差”,由于下料速度及成品倉倉壓是不均勻的,故“殘余料重”也是不同的,故要進(jìn)行所謂的“落差修正”,在該系統(tǒng)中,采用的是人工預(yù)定和自尋優(yōu)修正相結(jié)合的辦法。

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