1 前言

電磁振動定量給料機是一種新型給料設備, 用來把塊狀、 顆粒狀及粉狀物料從儲料鬥中均勻連續或定量地給到受料裝置中去。在工業生產中, 定量給料設備廣泛應用於煤礦、 冶金、 化工、 食品等行業中。隨著生產的發展, 對配料的精度要求越來越高,因此開發和研製定量給料機的自動控製係統, 提高配料精度和設備的自動化水平, 具有重要的現實意義。

2 係統的基本結構及工作原理

工作時, 電磁振動給料機按控製給定量,將貯料鬥裏的物料送給固體K8凯发登录入口計, K8凯发登录入口計將實際給料量檢測出來,反饋給控製係統。如果實際值與係統的給定值不相符, 調節電磁振動給料機, 使給料量達到係統的值。從溜槽式固體K8凯发登录入口計流出的物料經水平振動輸送機, 垂直螺旋輸送機又回到貯料器中, 構成一個循環係統( 見圖 1) 。如果實際值與係統的給定值相符, 物料就由輸料口輸出。采用控製給料機的振幅來達到定量給料, 作為控製對象的電磁振動給料機的振幅, 由晶閘管控製的電壓決定。

3 硬件控製接口

主要分為 8 個部分對係統進行設計, 即電源係統設計、 程序監視器設計、 存儲器的設計、 AP D 轉換器接口設計、 DP A 轉換器接口設計、 鍵盤顯示接口設計、 強電驅動 IP O 口設計和串行口擴展設計( 見圖2) 。

在整個單片機係統設計中, 電源的設計是要首先考慮的, 為 8031 供電為直流+5V, ADC574 和DAC1210 供電需+ 5 V 和一組+ /- 12 V 電源, 控製強電繼電器則需要+ 12 V 供電。通過輸入、 降壓、整流、 濾波、 穩壓, 輸出所需電壓。

由於單片機的自身抗幹擾能力較差, 尤其是在一些條件比較惡劣, 噪聲大的場合, 常會出現單片機因外界幹擾而導致死機的現象, 造成係統不能正常工作, 設置程序監視器 MAX692 是為了有效地抗幹擾和保護數據, 使係統可靠工作。

係統采用 8031 單片機來開發, 擴展一片 27256程序存儲器和一片 6264數據存儲器。選用 74LS138譯碼器作為芯片的片選, 係統輸入模擬量和輸出模擬量各一路, 考慮係統對精度的要求, 分別選用 12位的ADC574和 12位DAC1210 作為係統A/ D和D/ A的擴展, A/ D 和 D/A 與 C/U 之間采用總線隔離技術, 從固體K8凯发登录入口計測出的K8凯发登录入口經電阻應變式測力傳感器, 轉換成電壓, 經 ADC574 轉換成數字量, 經單片機中PID 控製, 控製 DAC1210 的輸出電壓控製晶閘管, 再調節給料機的振幅。係統中有2個垂直螺旋輸送機的振動電機、2 個水平輸送機的振動電機和1 個電振機需要控製啟動和停止, 單片機通過光電隔離將控製信號傳給這些強電控製設備。用8155擴展 8 個鍵盤、8 個七段數碼管顯示接口。采用PC機作為上位機, 單片機作為下位機的分布式結構, 選用 MAX485 芯片對 8031 的串行口進行擴展, 實現主機對叢機的遠距離現場控製。

係統控製框圖: 反饋量經 A/D 將模擬量轉換成數字量, 然後與設定量作差值運算, 經 PID 控製器運算, 輸出結果經 D/A 變成模擬量, 調節相應的參數,控製執行機構, 達到調節的目的( 見圖 3) 。

4 軟件設計

將係統程序分為五大主要模塊即主程序模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊、 串行口通信模塊、 定時器T0 中斷處理模塊和PID 控製模塊。

主程序模塊對係統進行初始化。顯示模塊是將片內 RAM 的顯存信息送給 8155 輸出顯示。鍵盤操作模塊功能是進行參數設置、 標定以及係統啟動和停止的控製。串行口通信模塊設置串行口工作方式為 3, 實現多機通信, 由於下位機的實時性較高, 因而一般采用串行中斷的方式進行通信。定時器 T0中斷處理模塊主要是實現計數、 順序啟動設備、延時停機。PID 控製模塊是根據 PID 控製增量式算法算出 △u( n) , 再根據 u( n) = u( n- 1) + △u ( n) 算出控製量 u( n) , 並將其轉換成整數, 發送給 D/ A 轉換器。

5 結語

電磁振動給料機由於運用了機械振動學的共振原理, 消耗電能少。采用單片機控製電磁振動給料機給料均勻, 調節給料機的振幅, 在額定振幅範圍內, 通過輸入自動控製信號可以直接調節振幅, 可以調節給料機的給料量。具有結構簡單, 易於調節, 工作穩定和遠距離微機控製等特點, 可實現生產流程的集中控製和自動控製。

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