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1 引 言

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

自動(dòng)配料過(guò)程見(jiàn)圖1。其中，1～8號(hào)斗為原料的進(jìn)料斗；9號(hào)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(hào)斗所需的入料量，然后依次打開(kāi)l～8號(hào)入料斗的閘門(mén)，按配比重量將原料放入9號(hào)斗中。在配料過(guò)程中，混合稱重斗可以實(shí)時(shí)測(cè)量所配原料重量，以保證配料精度。

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(dòng)控制。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)配料系統(tǒng)由PC微機(jī)、打印機(jī)、PC接口板、重量檢測(cè)和閘門(mén)控制部分構(gòu)成，系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖2。

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

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括PC接口卡、重量檢測(cè)和閘門(mén)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(hào)的A/D轉(zhuǎn)換輸入。(2)閘門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入。(3)閘門(mén)控制開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出。

為實(shí)現(xiàn)以上功能，PC接口板設(shè)計(jì)如圖3所示。

PC接口板由譯碼電路、8255I/0芯片、7109A/D芯片、I/O信號(hào)整形和驅(qū)動(dòng)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(hào)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(xiě)；PC6~7和PB端口輸出控制1～9號(hào)料斗閘門(mén)信號(hào)K1~K9和攪拌控制信號(hào)Kl0而2號(hào)8255的作用是輸入1～9號(hào)料斗閘門(mén)打開(kāi)狀態(tài)信號(hào)S11～S19和關(guān)閉狀態(tài)信號(hào)S21～S29。信號(hào)整形電路用于輸入狀態(tài)信號(hào)的整形，驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)閘門(mén)控制電路的中間繼電器。

根據(jù)配料過(guò)程中的測(cè)重計(jì)量要求，A/D芯片選用性價(jià)比較好的雙積分式A/D芯片ICL7109，其特點(diǎn)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(cè)電路

重量檢測(cè)電路原理見(jiàn)圖4所示。測(cè)重采用橋式傳感器，其傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)高性能運(yùn)算放大器7650變成0～5V的電壓信號(hào)，最后送PC接口板A/D轉(zhuǎn)換電路。

3.3閘門(mén)控制電路

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

4配料精度分析

配料過(guò)程中的重量控制是閉環(huán)控制，其原理圖如圖6所示。

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

由于配料時(shí)每個(gè)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(cè)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(huì)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(shí)踐證明，該原理設(shè)計(jì)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(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言在UCDOS下進(jìn)行下拉菜單式編程。軟件設(shè)計(jì)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?cái)嚢韬统隽蠒r(shí)間；

(3)料斗閘門(mén)故障處理；

(4)顯示動(dòng)態(tài)配料參數(shù)；

(5)打印配料流水報(bào)表；

(6)存儲(chǔ)相應(yīng)數(shù)據(jù)。

程序框圖如7所示。

6結(jié)束語(yǔ)

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

 

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