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1、l a b一种新型微机配料系统的设计一种新型微机配料系统的设计Es 川联合大学( 6 1 0 0 6 5 )王庸贵 任德均 杨齐寿 摘 要 介绍了以M C S 5 1 系列单片机为橄处理器的一种新型饭机配料系 统， 主要分析了 该系统基本原理， 主要特点及其 软件、 硬件的设计方法， 并给出了 软件的流程框图和 硬件的原理框图。 关挂词徽机配并单片机数据采集通讯画回回回 微机配料系统是一种广泛应用于建材、 化工、 冶金等行业的配料设备。微机配料系统不但能精确控制各种物料的比例， 提高产品的质址， 而且自动控制配料过程， 降低工人劳动强度， 提高产量， 同时它还可能对一些异常情况报警， 减小意外
2、事故的发生。因此微机配料系统不但给用户带来明显的经济效益也具有一定的社会效益。从而它得到了越来越广泛的应用。徽机配料系统的开发应用已经具有较长的历史， 特别是随粉计算机技术的发展， 微机配料系统的功能越来越强大和完善。但是目前多数微机配料系统总存在一些缺点。有的成本较高， 不容易推广;有的可炸性差， 不能达到连续运行的效果; 有的操作麻烦， 维护困难; 有的在软硬件的设计上不具有可扩展性等等。针对这些缺点， 我们利用了三年的时间，深入调查， 了解用户的要求， 听取用户的意见， 经过反复论证和修改， 研制成功了一种新型的微机配料系 统 。证配料的精度 ， 采用了高精度的电阻应变式压力传感器， 其
3、精度高达0 . 0 3 % - 0 . 0 5 %， 由于物料重量的变化则会引 起电阻的形状变化， 形状的变化则会引起电阻发生变化， 当此电阻接子电桥中时， 电阻的变化则反映于电 桥两端电压的变化， 通过电压的变化即可得知物料重量的变化。( A/D. Y 9t #1;e14x.81,/ .NI. 阅系统的主要构成及工作原理 如图 1 所示， 本系统主要由三大部分构成， 即检测部分、 数据处理部分和控制部分。在工作中， 检测部分一直对料斗的重a进行检测， 并将测得值转换成计算机所能识别的数字信号， 将信号输人计算机后， 由软件对信号进行适当的分析和处理( 即数字处理部分) ， 并针对当前的物料重
4、量情况对控制驱动部分发出相应的命令， 如料重未达配方中的理论重盈，则继续下料， 如达到配方中的给定重量， 则停电振机， 当所有通道的重量都达到给定配比后， 则计算机控制统一打开料斗门， 将物料送人磨斗仓中， 即完成一次配料过程。本系统属斗式配料系统， 可动态补偿误差， 并 自动去皮， 保证 了配比的一致性和可靠性。各部分现分述如下。 ( 1 ) 检测部分 本系统的检测部分主要由以下部分构成: 传感器、 数据放大器. 滤波网络及模数转换器等。 传感器作为重要的测量设备之一， 本系统为保 田 1 原理框 图 数据放大器的功能是对传感器输出的微弱电压信号进行放大， 采用数据放大器， 提高了信号的共模
5、抑制比， 防止了信号的漂移。 滤波网络用于滤去由于空间杂散电容和电磁辐射等形成的高频干扰， 可将益加在信号上的干扰去除， 从而保证了信噪比， 即保证了系统测得数据的可邻性。 模数转换部分， 本系统采用美国最新热门集成电路 M A X 1 8 0 , 其误差为 1 / 2 I S B , 精度高， 集成度高，抗干扰能力强， 可靠性好。 ( 2 ) 数据处理部分 数据处理部分采用I N T E R公司生产的主流微处理器8 0 3 1 , 具有抗干扰能力强， 使用可靠等优点， 同时利用软件的有效组织， 采用面向对象的方法， 使软件具有较高的柔性和快速高效的特性， 同时针对生产实际的需要， 采取了软件
6、自动去皮技术， 防止了物料枯斗。误差采用软件自 动补偿技术， 有效地保证了配料的精度， 其累计误差以每班8小时 】 5 0吨计不超过2 0 k g 。 另外， 本系统还采用了 软件自 动校零技术， 使校零方法得到了极大的简化。机械1 9 9 8 年第 2 5卷增 刊1 4 9 ( 3 ) 拉制部分 控制部分的原理是采用可控硅的开关， 控制电振机的启停， 采用可控硅移相调速原理， 可调整电振机的下料速度， 从而保证配比的准确性， 亦可采用螺旋输送器给料， 开门和关门是由微处理器给出相应的高低电平， 驭动相应的固态继电器来实现的。固态继电器是新型的元器件， 具有带负载能力强， 隔离可靠， 属无触点
7、开关， 寿命长。固态继电器的应用使系统的抗干扰能力得以保证， 并保证配料和卸料时料斗开、 关门状态的可靠性。我们采用了 M A X 7 0 5微处理器监控电路， 减少了处理器系统中监视电源及电池功能所需要复杂性和元件数目， 相对于分离元件和集成电路， 它有效地提高了系统的可靠性和精确度。2 硬件设计的几点注宜 在微处理器的选用上， 我们选用了单片机， 由于单片机控制器具有体积小、 重量轻、 电源单一、 功耗低、 功能强、 价格低、 数据大都在单片机内传送， 运行速度快， 抗干扰能力强， 可命性高的优点。在该系统中我们选用了目前非常流行的MC E 5 1 系列单片机。 数据处理上， 我们选用了美
8、国 M A X公司的M A X 1 8 0 A / D转换器。MA X1 8 0是完整的1 2位数据采集系统( D A S ) ， 它由8 路多路开关， 大带宽采样保持( T / H ) 电路 低漂移的稳压基准和多适应性的微处理器接口组成。具有高转换速率和低功低耗的特点， 适用于高速伺服回路， 数字信号处理， 高精度过程控制， 自动测试系统等。 在 M A X 1 8 0 的工作时钟选择上要特别注意保证它的时钟与 R D , WR及 C S输人同步， 否则由时钟和转换信号混合所造成的各颇率分量会增大输人嗓声。 在现在以单片机等微处理器而构成的微机配料中， 一般都采用单色显示器作为人机对话的界面
9、。这种显示方法存在色彩单一、 分辨低的缺点。本系统利用6 9 4 5 C R 7 ， 控制器构成彩色显示接口， 使显示更富于色彩和交流， 具有一定的先进性。为了达到较好的显示效果、 分辨率采用6 们x 4 8 0 , 由于很多工厂所采用的电网电压很不稳定， 而且波形不干净 ， 对本系统的电源要求也较高。电源是整个系统运行的基础， 微机系统中最重要， 而且危害最严重的干扰源于电源的污染， 电源性能的好坏很大程度上将直接影响整个系统的可靠运行。因此， 我们专门设计了一种高精度的开关稳压电源， 它采用了一些电源设计上的新技术。 微机配 料系统的现场环境比 较恶劣， 情况复杂，必须考虑系统的抗干扰能力
10、， 以适应现场控制的需要。从硬件上必须保证 ( : P L工作的可靠性， 因此，3 软件设计 由于微机配料系统的可靠性要求比较高， 所以整个软件系统我们都采用汇编语言。整个软件的主程序流程框图见图 2 。 下面我们给出了用 C R T显示“ 四川联大” 几个汉字的程序。 假如这四个字在字库中的地址分别为: “ 四”F A A O / F A A I . M F A A 2 / F A A 3 “ 联 .F A A 4 / F A A 5 . 大 ”F A A 6 / F A A 7 由于显示方式为 s x1 6的点阵， 故我们用两个字符构成一个1 6 x 1 6 的汉字。 M O V I E
11、H , # O F O H ; 屏幕地 址高位 M O V I F H , # O O H ; 屏幕地 址低位 M O V I C H, # O F 8 H ; 设 皿颜 色 M O V I A H , #2 O H ; 表格 地址 商位 M O V I B H, # O O H ; 表格 地址 高位 B U F I :S E F B P 1 .5 ; 允许对 R A M写人 S E IB P 1 .2 ; 关低位 R A M C L R P I . 3 ; 开 高八 位 R A M C L R P 王 . 。 ; 将显示R A M地址切换为由助 1 控制 B U F 2 : M O V D
12、P H , I A H M O V D P H , I B H C I R A、 M O V人 ， aA十 D P I R ; 查表将待显示字符送双加器 A中 M O V R O , A ; 暂存于R O 中 I NE D P I R ; QR A M O V A , a A + D P I R M O V R I , A ; 查表行高位存于R l 中 I N E D曰R M O V I A H, D P H ; 将下一字首址保存起来 M O V 1 B H , D P L M O V D P H , I E N N O V D P L , 1 川 ; 指 向屏幕地址 M O V人， R O C 比 P 1 . 1 ; 开高8 位R A T ， 三态门接通高8 位数 据 线 S E P B P 1 . 6 ; 关低8 位R A T ， 三态门断开低8 位数 据线 M O V a D P IR, A ; 送人高8 位数据 ( 下转第 1 7 3 页)
