在工業生產過程中有很多環節都涉及到定量稱量問題，質量計量的準確與否直接影響到企業的信譽和經濟效益。目前，定量質量控製已在成品包裝行業得到廣泛應用。但是，廣西和雲南等地區澱粉生產企業，由於處於濕熱氣候地帶，其澱粉時有出現濕沾狀態，不能用傳統定量質量包裝機進行包裝，他們的定量質量包裝控製都是采用先進行靜態的機械稱量（或人工估質量），然後再進行人工稱量減餘補差的方法。這樣往往導致生產效率極低，工人勞動強度極大，而且精度不高。因此，研究適合南方地區的粉狀物料自動定量控製具有實在的應用價值和潛在的經濟效益。為此，筆者研發一種以STC89C58RD+單片機為控製芯片，以HX711稱重專用A/D轉換器芯片為信號采集和放大部件，以力士樂變頻器為調速絞龍控製器的澱粉定量裝袋係統。
1澱粉包裝工藝改造
澱粉生產的最後環節就是計量裝袋。以往的工藝設備隻是由澱粉集料箱、絞龍組成。啟動絞龍，澱粉自動落袋，由人工估質量，然後放在電子秤上進行減餘補差來計量。引入組合控製的澱粉定量裝袋係統後，設備增加無動力夾袋器、秤體支架和稱重傳感器，工藝流程是：澱粉從分級篩底部輸送到集料箱裏麵，由集料箱自由落料到絞龍，無動力夾袋器將澱粉包裝袋夾緊，調速絞龍旋轉將澱粉裝入包裝袋進行稱量，根據稱量結果進行絞龍調速，控製落料速度和精度，當秤量達到要求後，絞龍停止，完成一次自動稱量灌裝過程。這種工藝流程設備工作原理簡單，澱粉落料迅速，不受潮濕澱粉粘附的影響，設備體積不大，安裝方便，操作簡便，價格低廉。
2定量裝袋係統的硬件構成及原理
2.1係統組成框架
控製係統由秤重傳感器、單片機測量控製係統、變頻器和三相交流異步電動機組成，如圖1所示。

2.2係統硬件組成及工作原理
係統硬件由秤重傳感器、集成穩壓放大24位A/D轉換器、單片機係統、四位數碼管動態顯示模塊、信號燈、鍵盤、光電耦合隔離繼電器模塊和變頻器等組成，如圖2所示。

2.2.1數據測量部分
該部分由秤重傳感器和集成穩壓放大24位A/D轉換器組成。稱重傳感器采用TX-H1型鋁合金電阻應變式稱重傳感器，為了增加秤體的平衡度，采用4個秤重傳感器平衡支承秤體，4個傳感器並聯聯接，通過專用接線盒匹配阻抗。
集成穩壓放大24位A/D轉換器采用HX711電子秤專用模擬/數字（A/D）轉換器芯片。HX711采用了海芯科技集成電路專利技術，是一款專為高精度電子秤而設計的24位A/D轉換器芯片。該芯片集成了包括穩壓電源、片內時鍾振蕩器和放大器等其他同類型芯片所需要的外圍電路，具有集成度高、響應速度快和抗幹擾性強等優點［3］。使用該A/D轉換器，降低了的整機成本，簡化程序編製，提高了整機的性能和可靠性。
2.2.2數據處理部分
該部分功能是通過單片機控製A/D轉換器工作，並接收A/D轉換器的質量數字信號，經采樣、數字濾波和標度轉換，得到實時質量等數據，這樣就可以為三段調速，電機啟停提供控製的依據。單片機除了對數字信號進行處理外，還對按鍵信號進行實時檢測，對實時質量和預置質量進行顯示等。由於在很惡劣的工業環境下工作，單片機係統應有很強的抗幹攏能力。因此，單片機的性能優劣直接影響計量係統的整體性能，為了提高係統的運算速度、可靠性，同時考慮到實際工作環境澱粉粉塵多，附近電動機頻繁啟停，變頻器較多，電源電壓波動較大，筆者選用STC89係列單片機中的STC89C58RD+作為係統核心控製芯片，該芯片具有超強抗幹擾、高抗靜電及超低功耗等功能，完全適合上述實際工作環境［4］。
2.2.3變頻調速控製部分
變頻器是該係統的核心，型號和參數的優化設定，直接關係到係統的穩定性、快速性和準準性。經過性價比較，本係統使用博世力士樂FSCG05係列G型通用型變頻器，功率範圍是1.0～5.5kW，電壓380V。變頻器的R、S、T端連接50Hz三相380V交流電源。輸出端U、V、W連接三相籠型異步電動機，輸出端U、V、W輸出頻率在一定範圍內連續可調的三相交流電。采用多段速、外部控製方式。通過單片機控製繼電器的通斷來實現調速絞龍的啟停及三段速控製。調速絞龍采用快、中、慢三速喂料，其中以25kg澱粉裝袋為例，設定0～22kg以50Hz頻率快速喂料，設定22～24kg以20Hz頻率中速喂料，減小喂料慣性，設定
24～25kg以3Hz頻率慢速喂料，使最後落料緩慢穩定，提高裝袋精度。
3單片機測量控製係統軟件的設計
單片機測量控製係統按模塊化設計，模塊化的目的是為了降低程序複雜度，使程序設計、調試和維護等操作簡單化。從工作原理來看，整個測控係統的功能模塊有：按鍵處理、數據比較、輸出控製和數碼管顯示等。這些功能模塊由主函數調用，其中數據采樣及濾波由定時器中斷控製。軟件的設計與調試可根據個人編程的習慣采用不同的組合方式。
4係統抗幹擾的措施
4.1軟件抗幹擾措施
（1）為了克服隨機幹擾引起的測量誤差，軟件編程采用軟件算法實現數字濾波。本係統采用中值濾波和算術平均值波複合濾波方法。即，把采樣值先按從大到小的順序排列，然後將最大值和最小值去掉，再把餘下的求和取其平均值［5］。本係統設置50ms采樣周周期，連續采樣8次，再通過複合濾波算法得測量值。通過數字濾波，基本能克服低頻、脈衝幹擾和隨機噪聲的幹擾。
（2）為了克服程序運行混亂、死機等現象，軟件編程采用指令冗餘、攔截技術、非正常複位的識別等措施。
4.2硬件抗幹擾措施
（1）秤重傳感器信號引出線采用屏蔽電纜，與其他電纜分開布線。
（2）單片機測量控製係統采用金屬盒屏蔽並接地。
（3）單片機測量控製係統電源的開關穩壓電源通過低通濾波器接交流電源。
5結束語
本係統通過對現有澱粉企業裝袋係統簡單改造，從現場運行情況看，有以下特點：①設備改動不大，成本較低；②降低工人勞動強度，改善工作環境；③提高裝袋效率和裝袋精度；④係統采用三級調速控製，係統啟動平穩，落料均勻，速度變換平滑，節能效果明顯；⑤可靈活配置電氣控製方案，做到多方案選擇使用，如手動、自動變頻三段調速控製、自動不變頻一檔快速控製等措施。需改進的地方：①硬件在惡劣環境下的穩定性；②質量標定校正的簡易性；③稱量定量反應時間有待進一步精確。總之，通過傳感器、A/D轉換器、單片機和變頻器組合控製在自動包裝係統的應用探討，目的在於能起拋磚引玉的作用，我們相信傳感器、單片機、變頻器技術必將在測量控製領域中日益發揮其優勢作用。

作者：老盛林；李偉祥；吳慧芳
 

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