微机控制的定量包装电子称量系统

№.1 西北轻工业学院学报 M ar.2001 V o l.19 JO U RN A L OF N OR T HWEST U N IV ERSIT Y O F L IG HT IN DU ST RY ・59・　文章编号:1000-5811(2001)01-0059-03
微机控制的定量包装电子称量系统
张文林,刘美兰,李天阳
(西北轻工业学院自动控制工程系,陕西咸阳　712081)
摘　要:研究单片机在定量包装电子称量系统中应用的具体实现。

文中介绍了系统的结
构、系统功能和测量原理,给出了系统的硬件组成和软件流程。

关键词:单片机;电子称;;定量包装;微机控制
中图分类号:TP39 文献标识码:B
1　自动包装机工作原理
自动包装机采用振动给料器两级给料方式。

为提高给料速度,开始给料时,精给料器和粗给料器同时工作(给料),在要求的很短时间内往料斗中加入料达额定质量的90～95%;然后粗给料器停止给料,由精给料器继续往料斗中加入额定质量5～10%的料。

精给料器给料流量小,给料时,称量系统不断检测料斗内料的质量,当达到设定的质量时,则精给料器也停止给料。

给料过程结束时,电子称量系统得到下料信号,控制称量料斗弧门打开下料,包装一次结束。

在整个给料过程中,粗给料器保证包装速度,精给料器保证包装精度,较好地解决了包装效率与称量精度之间的矛盾。

2　电子称量系统的硬件组成
在硬件设计中,充分利用集成电路技术的最新成果和低功耗设计,使电路板体积小、功耗低。

图1是电子称量系统的硬件结构图,部分功能简述如下:
图1　电子称量系统的硬件结构图
2.1　单片机系统
由于在工业领域中,电磁干扰强,对控制系统中单片机的可靠性要求很高,故选用内部带有8K 字节FLASHROM的低功耗AT89C52单片机。

该型机为模块结构,集成度高,内部总线,并行I/O数据端口,抗干扰能力强,工作可靠,性能价格比高,广泛应用于控制和测量系统。

为增强控制系统的抗干扰能力,以M AX812L作为电源监控电路,并提供手动复位电路。

EEPROM采用具有电可擦除PROM的93C46芯片,它具有两线串行接口,与AT89C52单片机
收稿日期:2000-06-16　
作者简介:张文林(1960-),男,陕西清涧人,硕士
接口简单。

EEPROM93C46芯片主要用来保存系统设定参数,使包装机在关机或因故障停机后,其运行参数能得到保留,以便下一次开机后使用,即在每次上电后,系统会自动从EEPROM 93C46中读出预先设定好的有关参数值。

2.2　测量模块〔
1〕测量模块主要包括传感器、运算放大器、A/D 转换及采样电路和滤波电路。

传感器采用双孔平行梁式力传感器。

这种传感器的特点是:称量料斗安放在任何位置都不会影响输出值,特别适用于定量包装电子称。

信号采样电路原理如图2所示。

选用12位逐次逼近型AD574作为A/D 转换器,其转换速度为25 s,转换精度为0.05%;在模似信号进入AD574转换器前,必须对信号进行预处理。

为去掉称量料斗质量,放大电路引入偏置电压,进行硬件去掉料斗质量处理。

图2中两个运算放大器OP 07分别起反向和满量程调整、反向零点补偿和滤波作用,调整电位器RP 1和电位器RP 2使其输出为0～25mV 和20m V ～5V。

图2　信号采样电路
2.3　控制模块
本系统要对两级振动给料器进行控制,信号分别由单片机P 2口给出,低电平有效。

为消除控制对象对单片机的不良影响,系统中采用了固态继电器SSR 作为隔离手段,有利地保证了本系统的可
图3　系统主程序图
靠运行。

2.4　显示和键盘输入模块
本系统键盘输入和数码显示均采用串
行方式。

系统设有8位LED 显示;为简化操
作,实现方便的键控,系统仅采用了8个键:
复位键(RST )、运行键(RUN )、调试键
(TEST )、参数功能键(PA RA)、参数调整键
(←→↑↓)。

3　电子称量系统的软件设计
系统软件采用人机对话方式和模块化
结构,根据自动定量包装机电子称的显示及
键盘等的功能要求,本系统软件主要包括:
主程序模块、称量子程序模块、标定子程序
模块、键盘处理子程序模块、数据处理子程
序模块、EEPROM 93C46读写子程序模块
以及数制转换子程序等。

这里仅介绍主程序
模块。

图3是系统主程序流程图。

首先进行初
始化,主要包括设置堆栈指针、显示包装质
量和设定定时器方式等。

然后,等待并检测是否有键按下,若有键按下则根据键值执行・60・西北轻工业学院学报 第19卷
散转指令操作。

若按下参数键时,将依次显示各个参数:包装称量质量、开料斗时间、粗给料时间、精给料时间等,在此状态下可使用有关功能键和参数键对有关参数进行人工修改,修改后的参数将被传送到EEPROM 93C46中保存。

按下调试键时,系统自动进入调试状态,在此状态下可监查料斗门的开关情况、精粗振动给料器的给料测试和电子称的标定,同时可进行单次称量,以检验定量包装电子称的性能。

按下运行键,则定量包装机连续运行,直到按下复位键。

4　提高称量精度的若干措施
称量精度和速度直接决定包装机的性能,为了提高定量包装电子称的可靠性,本系统采用了以下几方面的抗干扰措施:
4.1　硬件方面
(1)采用内部带有8K 字节FLASHROM 的低功耗AT 89C52单片机为主处理器,其集成度高,广泛应用于控制和测量系统,抗干扰能力强。

(2)采用高精度的传感器和运算放大器。

(3)采用程序监视器(Watchdog )电路。

从根本上解决程序跑飞和程序进入死循环。

(4)采用隔离技术。

使用故态继电器SSR 使单片机系统与被控对象、反馈装置之间实现隔离,有效地切除了干扰源,保证了单片机可靠工作。

(5)采用电源净化技术。

以M AX812L 作为电源监控电路,保证单片机正常可靠工作。

4.2　软件方面〔
2〕(1)运行中对有关参数如时间参数进行自适应调整。

(2)设置软件陷井。

当程序计数器失控后,程序会飞掉而进入非程序区,从而造成程序执行的混乱。

解决的办法之一就是设置软件陷井。

(3)采用软件滤波,对主要信号进行预处理。

(4)软件上减少无关的程序,以减少二次干扰。

5　结论
以AT 89C52单片机为核心的包装机称量控制系统具有称量精度高、速度快的特点,较好地解决了以往称量系统的诸多不足。

系统具有能随时键入和修改预先设定的参数、自动进行校零去掉料斗质量处理、对所设参数有自适应调整以及自动记录包装袋数等功能。

单称包装速度达到30包/分以上。

有广泛的推广价值。

参考文献
〔1〕高登芳等.微型机算计实用测控接口技术〔M 〕
.北京:北京科学技术出版社,1990.〔2〕陈汝全等.单片机实用技术〔M 〕.北京:电子工业出版社,1992.
QUANTITATIVE PACKING ELECTRONIC -WEIGHTING
SYSTEM OF MICROCOMPUTER CONTROL
ZHANG Wen -lin ,LIU M ei -lan ,LI Tian -Yang
(Dept .o f Comput er and Infor matio n Science ,No rt hwest U niv ersity o f L ight Industry ,X ianyang 712081,China )Abstract :T his paper discusses the applicatio n of quantitative packing electronic-w eig hting system based on single-chip-micr ocom puter.The sy stem structure and functio n and testing pr inciple ar e in-tr oduced.T he hardw are co mponents o f the system and softw are flow chart are g iven.
Key words :sing le-chip-microcomputer;electro nic-weighting ;system quantitative packing ;micro -com puter co ntro l ・61・第1期 张文林等:微机控制的定量包装电子称量系统。