一 前言

在配合飼料生產過程中，需要根據不同的飼料品種，按照預先確定的配方，把各種不同的原料按比例進行混合。配料的精度和速度關係到飼料的質量和產量，為了提．高配料的精度和速度，保證產品的質量和增加產量，目前已廣泛地采用了微機控製技術。本文介紹的配合飼料微機配料控製係統已應用於長沙市某大米廠配合飼料生產線。該係統采用本所研製的TY中西文兼容工業控製計算機，係統設計合理，配料精度高，用戶使用方便，工作穩定可靠，是一種性能優良的微機配料控製係統。

二 係統概述

1控製原理

微機控製的配合飼料生產線包括生產機組係統和微機配料係統。生產機組係統可以分成進料部分和配料部分。進料部分主要由粉碎機、提升機、風機、輸料機和分配器等設備組成。配料部分包括料倉、給料機、電子稱和混合料機。配料部分的主要功能是在進料設備把各種不同的原料放入各自的料鬥後，按照配方給定的比例下料進入稱鬥，並進行稱重，然後再送入混合料機進行一定時間攪拌，均勻地混合成飼料成品。因此，配料是配合飼料生產的關鍵環節。微機配料主要是對這一關鍵環節進行計算機控製。人們事先把各種固定的配方輸入計算機中，由計算機按照配方的比例來控製下料、稱重和混合，並實時檢測稱重傳感器的信號，作出判斷，向配料各執行機構發出命令，從而實現配料自動化。整個生產係統配有手動控製輔助機構，可以按照自動或手動工作方式控製運行。

2主要功能

微機配料控製係統主要包括工控機的係統硬件和係統軟件，以及與采樣、檢測、報警等執行機構相應的電器設備。係統具有以下幾方麵的主要功能。

①人機交互及管理：人機交互和管理所體現的各項功能是實時控製係統性能的一個重要方麵。本係統具有中文信息的處理能力，采用在菜單方式下進行中文提示。操作人員可以通過功能鍵或光標移動來選擇和執行各種操作。係統提供了一個固定配方庫。配方多達100種。操作人員可以對已存入的配方進行查詢、修改或指定一個工作配方，也可以臨時輸入和抹去一個配方。係統具有動態顯示和打印功能。在配料過程中計算機可以在CRT屏幕上顯示出配料控製流程圖，並用光標進行動態指示，能同時顯示稱號和配料重量等，使操作人員對配料情況一目了然。打印機可進行中文打印。係統可向生產管理部門提供各種生產信息報表。

②實時檢測與控製：係統能實時采集各配料稱的稱重信號，能自動去皮、自動校零和自動修正誤差，並根據已指定的配方比例及有關算法來選擇和控製下料，且隨時進行判斷，給相應的給料機、電子稱門、混合料機門發出開關信號。

⑧狀態測試與報警：在配料過程中對受控設備的運行狀態進行檢測，及時發現問題是安全生產的重要保證。係統能動態檢測各給料機、稱門的驅動電機、行程開關及其他設備的狀態，一旦發現錯誤和故障立即報警。

④現場數據保護：本係統在計算機內設有數據保護區。計算機把現行配方數據和配料中的其他重要數據都置於保護區內，若忽然停電或係統出現故障需要停機處理，保護區內的數據不會丟失。現場恢複後配料仍可繼續進行。

三 係統硬件

1硬件構成

本控製係統的硬件主要由工控機的各電路控製板，外部的繼電器、接觸器、熱繼電器、行程開關和稱重傳感器組成。如圖1微機配料控製係統方框圖所示。

①係統控製板，係統控製板(CPU板)是配料係統的控製中心。係統軟件固化在E-PROM中。掉電數據保護區為8KRAM。漢字庫固化了全部國標一、二級漢字和符號。32K刷新存貯器可存貯一幅配料控製流程圖。

②檢測控製通道：I/O板是係統CPU對外部執行機構進行檢測控製的輸入輸出通道。輸入口主要作為行程開關、麵板開關等狀態信號的輸入。為了在故障檢測時能產生中斷信號，輸入口使用了一片PIO。如某電機因運行發熱，相聯的熱繼電器受熱後斷開電路使電機停運，同時接通中間繼電器將電機過載信號經光電隔離器送到PIO，PIO即向CPU發出中斷請求信號。輸出口寄存器主要是用來寄存CPU發送來的控製信號。如係統控製某稱門電機啟動，控製信號被輸出口寄存器接收保存，再經光電隔離器輸出後由晶體管放大驅動外部繼電器，使相連的接觸器吸合啟動電機。

③稱重采樣接口：A/D板是係統實時采樣稱重信號的轉換接口，電路包括濾波器、高精度線性放大器、模擬信號開關、模／數轉換器(ADC1210，12位)及控製命令寄存器。在配料過程中，稱重傳感器將落料的重量信號轉換成電壓信號。傳感器輸出的電壓模擬信號輸入到A/D板中，經濾波放大後轉換成數字信號。CPU就是在此對稱重信號進行采樣。

2硬件抗幹擾措施

在飼料生產現場，幹擾問題十分突出。本係統采取了幾點有效的抗幹擾措施．

①電容濾波：為防止直流電源的幹擾，在電路模板的電源線和主要IC芯片的電源端分別對地接上電容器，濾掉電源中的幹擾信號。計算機電源地線同外圍電路地線不共一點，且牢靠接大地。

②光電耦合：係統輸入輸出的開關量數字信號在I/O通道板上經光電隔離器耦合。由於光電隔離的輸入輸出間的絕緣度極高，信號在此是光電轉換傳輸，不是直接的電信號聯係，因此隔絕了外來的幹擾信號。

③屏蔽傳輸：配料過程中模擬信號的幹擾直接影響配料的精度。係統對由稱重傳感器到A/D板之間長距離的信號傳輸采用屏蔽導線連接，以防止模擬信號的幹擾。金屬屏蔽線與A/D板上的外部電路的地線共接一點，可靠接大地。模擬信號經硬件濾波器去除幹擾信號再輸入放大器。

④互鎖控製：在配料過程中，設備的啟停運行必須遵循一定的規則。如給料機下料時必須先關稱門；電子稱放料時，必須先關混合料機門。一般來說，在自動配料工作方式時，軟件控製保障了這些規則不會遭到破壞，但是在手動方式時，由於人的操作失誤可能違反這些規則，造成配料失敗。為了防止這種人工幹擾，本係統在強電櫃的電器線路中設計了互鎖控製電路來保障配料設備的正確啟動運行。

四 係統軟件

本係統軟件包括係統監控軟件和配料控製軟件，係統軟件從提高係統的管理和控製性能、方便使用和易維護的目標出發，采用模塊化結構設計。

1監控軟件

監控軟件主要是對係統計算機硬件資源進行管理。監控軟件具有中西文兼容信息的處理能力，能進行漢字輸入、顯示和打印，具有屏幕編輯和調試等多種功能，這為係統控製軟件的調試、數據處理和維護帶來了極大的方便。軟件中設計了工業控製需要的多功能通用子程序庫，可供係統控製軟件調用。

2控製軟件

控製軟件主要是實現對配料係統的過程控製．根據配合飼料配料控製係統的需要，控製軟件設計了各種控製功能程序模塊和控製子程序。主要包括“控製係統狀態初始化”、“自動工作控製”、“手動工作控製”、“自動配料”、“狀態測試”、“故障檢測”等。配料控製軟件按照自動控製和手動控製模式控製係統運行，其主程序流程框圖如圖2所示。為了提高配料控製係統的性能，提高配料的精度和速度，保障控製係統的可靠運行，控製軟件采取了有效的措旋。

①軟件抗幹擾措施：在配料控製現場環境下，雖然稱重傳感器的模擬信號經屏蔽傳輸和硬件濾波，但也很難消盡信號中的尖峰幹擾。因此，控製軟件對A/D轉換後的數字信號再進行軟件濾波和處理。每次CPU對A/D轉換采樣，每個數值要檢測讀取兩個數據。軟件對這兩個數據進行加權濾波，每取得6個數值後進行中值濾波，然後對經過濾波的數值進行五點平滑處理。這樣可獲得高精度的稱重數值。

②軟件檢測故障並提示：在係統配料過程中，控製軟件能自動地檢測各稱門、混合料門的開關不到位故障及給料機不下料等故障。這些故障是通過控製軟件對反饋行程開關的狀態信號進行檢測而獲得的。當軟件檢測到故障或錯誤後，隨即點亮相互的報警燈和在鍵盤揚聲器上進行蛙聲報警，並在CRT屏幕上顯示出故障部位。操作人員可使控製係統轉入“手動工作”方式，按照軟件的提示來排除故障，可以贏得時間，使係統盡快恢複正常運行。

五 結束語

本微機配料控製係統，不僅適用於飼料行業，而且也可以移植到如玻璃、橡膠、化工、食品等其他行業，適用於對各種顆粒料、粉狀物進行自動配料控製。

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