電子皮帶秤儀表基於ＡＲＭ 的設計
利用ＡＲＭ，設計了多功能皮帶秤儀表，不僅能實現累積量和K8凯发登录入口計量，還能實現K8凯发登录入口的實時控製，具有報表打印、報警輸出和通信等功能，適合於各種散料計量和K8凯发登录入口控製場合。仿真結果表明，將無模型自適應控製係算法用於皮帶秤K8凯发登录入口控製，有較好適應性，能夠滿足不同場合的皮帶秤K8凯发登录入口控製。
１　電子皮帶秤係統組成
１．１　係統結構
皮帶秤稱重係統一般由秤架、稱重傳感器、速度傳感器、信號處理單元和稱重顯示控製器（皮帶秤儀表）５大部分構成。設計的皮帶秤儀表的原理如圖１所示。下位機數據采集係統采用ＭＳＣ１２１０Ｙ０５單片機作為核心芯片，主要實現壓力信號處理和轉速信號處理，以及信號采集的功能。上位機係統則采用ＡＲＭ７芯片ＬＰＣ２２１４為主控單元，主要實現累積量計算、K8凯发登录入口計算、通訊接口、顯示和控製輸出等功能，其中模擬量輸入０～２０ｍＡ 電流用於K8凯发登录入口控製的給定信號，模擬量輸出用於變頻器調節轉速，控製電機運轉速度。
１．２　係統工作原理
係統采用４路壓力傳感器安裝在托輥的下方，克服了通常１隻傳感器情況下，因皮帶跑偏、物料在皮帶上堆積偏向一側，而引起偏心載荷影響稱重精度的缺點。當物料投放到皮帶上時，壓力傳感器會把感應的壓力轉換成微弱的電信號，然後經前置濾波增益放大電路完成信號調理功能；光電傳感器則通過光柵碼盤獲得光電脈衝，經整形濾波電路計算出皮帶轉速；設計中還添加角度傳感器，是為了應對堆取料與皮帶運行時存在傾角的變化而引起測量誤差的情況，擴大了係統的應用範圍，克服了常規動態稱重係統在某些場合不能使用的缺點。下位機對接收的壓力信號、轉速信號和角度信號，進行Ａ／Ｄ 轉換，通過ＲＳ４８５ 串口與上位機ＡＲＭ７係統通信，把測量的信息傳給上位機。上位機通過積分運算實現累積量計量，並采用閉環控製算法實現K8凯发登录入口的實時控製，K8凯发登录入口的給定值可以通過模擬輸入信號設定，也可由其他係統通過通信口設置，通過模擬量輸出來控製電機轉速，從而控製皮帶的運行速度，達到控製K8凯发登录入口的目的。故將無模型自適應控製算法用於K8凯发登录入口閉環控製中，可以提高控製性能。
２　硬件設計
２．１　下位機數據采集
傳感器輸出的電信號一般較微弱，信噪比小，易淹沒在噪聲中，此外傳感器的輸入／輸出存在一定的非線性，因此在前端處理電路中應濾除噪聲等幹擾，進行信號調理。多通道數據采集係統采用獨立電源供電，互不幹擾，保證傳感器有著良好的輸出特性。
壓力信號調理電路如圖２所示。選擇低功耗、高精度和寬電壓的儀用放大器ＡＤ６２０［５］，通過加在其引腳１與引腳８中間的增益電阻，實現固定增益放大（設計中增益約為１００）。壓力傳感器輸出微弱信號通過Ｒ０１，Ｒ０２進入係統。由電阻Ｒ０１，Ｒ０２和電容Ｃ０１，Ｃ０２組成對地低通濾波結構，濾除噪聲等幹擾，後經ＡＤ６２０放大輸入單片機。這裏采用對稱結構的低通濾波器，便於差分信號在傳輸過程中受到同等程度的損失，保證線路平衡。
２．２　上位機ＡＲＭ 係統硬件
上位機硬件組成如圖４所示。主要由管理控製單元（ＭＣＵ）、存儲單元、外部總線和ＬＣＭ 顯示模塊等組成。其中ＭＣＵ 以ＡＲＭ７芯片ＬＰＣ２２１４為核心，負責整機係統的調度和管理；存儲單元采用Ｅ－ＩＳ６１ＬＶ２５６１６ＡＬ芯片，可實現數據的高速緩存；外部總線則通過Ｍ２９Ｗ３２０ＥＴ芯片與ＭＣＵ 連接，選用Ｅ－ＡＴ４５ＤＢ０１１Ｂ芯片，實現對Ｆｌａｓｈ的讀寫以及與外圍設備的串行通信；ＬＣＭ 顯示模塊完成實時信息的顯示，供工作人員了解機器運行狀況。外部接口電路還設有Ａ／Ｄ 輸入，Ｄ／Ａ 輸出，ＲＳ２３２＿Ｄｅｂｕｇ接口以及ＲＳ４８５通信端口，主要實現信號的輸入輸出，上位機的調試以及與下位機的通信功能。為了方便聯機操作，選用ＤＭ９０００芯片，設置了以太網接口。
３　軟件設計
下位機以ＫｅｉｌＣ作為開發環境，采用基於Ｃ語言代碼實現Ａ／Ｄ轉換和數字濾波功能。由於傳感器輸出特性存在非線性，加之信號放大、模數轉換等環節的一係列非線性，使前端信號處理的非線性誤差變得不可忽視，在軟件設計中通過設定最小采樣間隔，采用連續采樣信號若幹次求平均值方法進行數字濾波，修正非線性誤差。上位機ＡＲＭ 係統基於實時多任務操作係統μＣ／ＯＳ－Ⅱ，軟件開發環境為ＩＡＲ　Ｅｍｂｅｄｅｄ　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ。通過內嵌無模型自適應控製算法，來完成皮帶速度閉環控製功能，輸入信號由Ａ／Ｄ進入，控製量由Ｄ／Ａ 輸出。報警模塊完成報警信號的輸出和傳感器故障的緊急處理功能；外圍存儲器用於累計量和報表的定時保存，打印模塊則實現存儲器中數據的打印輸出。

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