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0引言
組合秤控制系統(tǒng)是伴隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展而興起的一種廣泛應(yīng)用于商品流通領(lǐng)域和食品包裝企業(yè)的電子衡器。由于采用組合式計(jì)量的稱重方法，成功地解決了普通電子稱重系統(tǒng)精度高、時(shí)速慢的矛盾，達(dá)到稱重既快又準(zhǔn)的目的，尤其是計(jì)量不規(guī)則形狀的物料如高級(jí)糖果、膨化食品時(shí)，它的優(yōu)越性更為顯著，因此組合稱重技術(shù)以其高精度、高速度代表了當(dāng)今稱重技術(shù)的最高水平及發(fā)展方向。但在我國(guó)其發(fā)展較慢，由于它的價(jià)位高而不能被普遍接受，因此迫切需要大量的廉價(jià)的組合秤來滿足包裝計(jì)量行業(yè)的發(fā)展需要。
1組合秤控制系統(tǒng)的工作原理
首先物料由物料輸送機(jī)送到貯料斗，然后主振機(jī)開始振動(dòng)把物料從貯料斗排出，從中調(diào)整貯料斗的高度以調(diào)節(jié)物料下落的速度。物料從貯料斗出來后均勻進(jìn)入各線振盤，進(jìn)入進(jìn)料斗并貯存起來。當(dāng)稱重斗完成上一次稱重并清空后，進(jìn)料斗的門打開，此時(shí)物料進(jìn)入稱重斗進(jìn)行稱重，稱重斗配有稱重傳感器和卸料門。稱重傳感器測(cè)出稱重斗中物料的重量后以電信號(hào)的形式送入微機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行篩選組合，則系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行組合計(jì)算，便獲得滿足產(chǎn)品目標(biāo)重量范圍內(nèi)的最佳組合結(jié)果。如果有N個(gè)料斗，則有2,—1種可能的組合模式，通常僅用部分組合，系統(tǒng)使用組合數(shù)的多少與每次組合用幾份分量有關(guān)。系統(tǒng)對(duì)選中的稱重斗作標(biāo)記，如果某幾個(gè)稱重斗被選中，則微機(jī)會(huì)發(fā)出命令使其料斗門開啟并排出物料，則該物料被集中放到集料斗中，再輸送給包裝機(jī)進(jìn)行包裝。如果某些稱重斗未被選中，則該物料保留，在下一個(gè)工作循環(huán)時(shí)微機(jī)對(duì)未選中而仍在繼續(xù)喂料的稱重斗直接參與計(jì)算，如此循環(huán)，直到人為停止。如果某幾個(gè)稱重斗在多次組合中未被選中，則該料斗被強(qiáng)迫選中一次，在含該料斗的組合中選擇最佳組合，并對(duì)卸掉該物料的傳感器自動(dòng)清零
2組合秤系統(tǒng)中每一稱重控制單元的硬件設(shè)計(jì)
2.1MSC1210單片機(jī)
本系統(tǒng)選用MSC1210單片機(jī)作為下位機(jī)稱重單元的主芯片，主要是利用了MSC1210的24位A/D接口，它體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①內(nèi)部集成了一個(gè)24位高分辨率的£一△模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,在設(shè)定的采樣頻率下，釆樣差分輸入通道的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)入MSC1210的輸入通道AIN0?AIN1,打開輸入緩沖器，以提髙ADC的輸入阻抗，從而提高測(cè)量精度；②根據(jù)被測(cè)信號(hào)的大小，可實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換，由于在不同的應(yīng)用場(chǎng)合被測(cè)信號(hào)的范圍較寬，信號(hào)電平可以從毫伏級(jí)到伏級(jí)，但模數(shù)轉(zhuǎn)換器不可能在各種情況下都能與之匹配，因此為了保證必要的精度，系統(tǒng)使用MSC1210的可編程放大器PGA并通過改變量程的辦法來解決這一問題，合理選擇PGA的大小，從而提高ADC的有效分辨率，以實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)切換，提高ADC的有效精度。
2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
為使料門開閉動(dòng)作平穩(wěn)，防止物料破損和卡料，每個(gè)料門的開閉都采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。選用二相步進(jìn)電機(jī)57BYG,其驅(qū)動(dòng)模塊選用LMD18245（2個(gè)），其全橋功率驅(qū)動(dòng)器集成了雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制電流所需的全部電路，采用創(chuàng)新的電流檢測(cè)方式，基本消除了功率損耗，并通過固定關(guān)斷時(shí)間斬波技術(shù)來控制電機(jī)電流。
為了減輕主單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，引入了從單片機(jī)AT89C2O51來控制兩相步進(jìn)電機(jī)，它是一種帶2kB閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（PEROM）的低電壓、髙性能8位微控制器，該單片機(jī)有20個(gè)管腳，具有封裝小、成本低、易于使用的特點(diǎn)，使得我們?cè)跇?gòu)造這樣一個(gè)系統(tǒng)時(shí)可以盡可能地減少外部元件。
2.3電磁振動(dòng)給料器控制電路
本系統(tǒng)采用了無觸點(diǎn)開關(guān)——雙向可控硅BTB08來控制電磁振動(dòng)給料器。當(dāng)然為了起到與單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)隔離的作用，選用過零觸發(fā)電路MOC3041進(jìn)行同步觸發(fā)，這種光電隔離過零雙向可控硅驅(qū)動(dòng)器具有體積小、功耗小、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，在不增加任何輔助電路的條件下可直接與微處理器的PIO接口。
組合秤控制系統(tǒng)的硬件原理圖見圖1。

該系統(tǒng)由以MSC1210主芯片為核心的控制單元組成，每個(gè)控制單元獨(dú)立控制一個(gè)稱料裝置。其所完成的任務(wù)為：由主芯片MSC1210控制激振器使主振盤和線振盤不停地向下振料，間隔一小段時(shí)間后，由從芯片AT89C2051控制步進(jìn)電機(jī)把振下物料的料門打開，使貯存在備料斗里的物料垂直落入稱重斗，并通過稱重傳感器將采集到的信號(hào)送入MSC1210進(jìn)行處理，最后把此信號(hào)通過通訊接口送給上位機(jī)。
3組合秤控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件釆用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，主要由A/D模塊、濾波算法模塊、組合計(jì)算模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電磁振動(dòng)給料器的控制模塊、通訊傳輸?shù)饶K構(gòu)成.下面重點(diǎn)介紹組合計(jì)算模塊的設(shè)計(jì)，它通過調(diào)用一個(gè)遞歸函數(shù)來完成組合計(jì)算：

組合秤在進(jìn)行組合計(jì)算中，通常要增加稱量斗的總數(shù)和參與組合的斗數(shù)，這樣得到的有效組合數(shù)就會(huì)增加。但是，盡管微處理器的處理速度很快，而稱量斗和參與組合的斗數(shù)過多會(huì)導(dǎo)致包裝速度的降低，且增加了成本，因此在組合秤中，一般選8頭?14頭秤，每次參與組合的數(shù)為3頭?5頭兇.
4結(jié)論
組合秤在工作時(shí)，料斗容量有200ml、300ml,500ml等，質(zhì)量最大可達(dá)500kg,稱量精度范圍為0.lg?1.5g,因此本文選擇了具有24位A/D轉(zhuǎn)換能力的MSC1210單片機(jī)作為組合稱量的控制系統(tǒng)，它可節(jié)省成本、提高稱量精度.目前在國(guó)內(nèi)，組合稱重技術(shù)的發(fā)展仍處于初級(jí)階段，組合秤的制造與國(guó)外的先進(jìn)水平相比還相差甚遠(yuǎn)，但隨著我國(guó)的商品包裝向高速、高精確度的方向發(fā)展，電腦組合秤必將快速地進(jìn)入我國(guó)的食品包裝行業(yè).

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