前言

粉狀物料重量是食品、化工、醫藥、飼料等行業的重要工藝參數，重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，隨著我國食品、化工、醫藥、飼料等行業的迅猛發展，定量稱重控製器已在成品包裝行業得到廣泛應用。采用定量稱重控製器的包裝機可大大提高自動化程度，減輕勞動強度，保障生產的可靠性、安全性，降低生產成本，提高產品的質量及經濟效益。同時隨著電子技術的不斷發展和進步，對定量稱重控製器的可靠性、穩定性及功能健全方麵的要求也越來越高。本文所設計的控製器首要解決定量計量精度、ＡＤＣ轉換速率和可靠性，其次完善控製器的功能，使之更具有通用性和實用性。

定量稱重包裝機械設備，粉狀物料由供料機構送至備料鬥，由備料鬥向計量鬥裝料采取三料速方式，即大、中、小投，粉狀物料在計量鬥完成定量稱量後，卸料至包裝袋中，整個定量過程由定量稱重控製器進行控製，同時該控製器還提供夾袋、鬆袋控製。

本控製器通過對定時器的編程，實現了過程時間控製。隻需要進行數據輸入就可以完成標定、工作參數設置、配方參數設置、日期時鍾輸入等操作。進行包裝前，從麵板按鍵上輸入運行參數（包裝袋數、總重量、額定袋數等）和配方，或在計算機上操作通過通訊口輸入。進行包裝時，控製器根據運行參數和配方通過Ｉ／Ｏ口信號的輸出控製喂料電磁閥和夾袋電磁閥及其他執行機構。為了保證喂料和卸料的速度，又要保證稱重的精度，計量過程分為大投、中投和小投階段。在一次稱重包裝過程結束後，控製器將自動把“包裝袋數”加１，然後把總袋數與額定袋數比較，若二者相等則停止下一次稱重包裝過程，返回至停止狀態。反之，則繼續進行下一次稱重包裝過程控製。包裝結束後，控製器進入停止狀態界麵。

本定量稱重控製器是一個機電一體化的計算機控製係統。采用STC89單片計算機配以必要的控製接口和控製軟件，實現定量下料的實時動態檢測和定量控製。

２．１係統結構

如圖２所示，定量稱重控製器是以STC89單片機為核心部件的智能化儀器。係統由STC89單片機、稱重傳感器、信號的采集部分、Ａ／Ｄ及轉換控製信號的輸出等組成。由於采用單片計算機和大規模集成電路技術、模塊化電路結構設計，因此該係統具有結構簡單、功能強、性能穩定、控製精度高、操作維護方便等優點。

２．２信號檢測及控製

定量稱重控製器中單片機需要對Ａ／Ｄ轉換後的數字信號、按鍵信號、串口通訊信號等進行處理，數據處理部分是通過處理其輸入的數字信號來獲取測得值以及與測量有關的必需值。定量稱重控製器的應用場合一般還會有靜電、輻射和振動等幹擾，根據這些設計需要，我們選用了STC89係列中的STC89Ｃ５８ＲＤ＋單片機。其內部電源供電係統、Ｉ／Ｏ口、時鍾電路、複位電路、看門狗電路均經過特殊處理，所以具有超強抗幹擾、抗靜電功能。信號采集是將傳感器輸出的信號變成適用於數據處理的信號。本控製器信號采集是由電阻應變橋式稱重傳感器將受力時產生形變的電壓信號經過直流運算放大器進行放大，有源濾波電路對其進行濾波後由Ａ／Ｄ轉換模塊進行模數轉換，最後送入單片機。直流運算放大器選用的是具有低功耗通用的高精度放夫器ＩＮＡ１２８。有源濾波電路中選用了兩個ＣＡ３１４０。定量稱重控製器的性能除主要取決於單片機外，很大程度上還取決於Ａ／Ｄ轉換器。本設計選用的是高精度模數轉換芯片ＡＤＳｌ２１１，具有２４位精度並內含自校正∑一△轉換器、二階∑一△調製器、可編程數字濾波器和微處理器。芯片內有半自動校準功能，與ＳＰＩ兼容，並可提包裝與食品機械２００８年第２６卷第１期供雙線控製模式。由於定量稱重控製器對信號的精確度要求較高，所以為了提高測量數據的穩定度、消除幹擾，Ａ／Ｄ轉換部分的基準電壓和傳感器供電電源及ＡＤＣ供電電源均采用獨立供電，如圖３所示。控製信號輸出電路是用於傳輸處理好的測量結果。主要由液晶顯示電路、開關量輸入輸出電路、串口通訊電路等構成。本控製器的液晶顯示器主要用於監控稱重數據、顯示工作狀態、查看有關參數、輸入數據及實時時間等。液晶稱重顯示器選用的是ＯＣＭＪ（奧可拉中文集成模塊）Ｂ係列液晶顯示器ＯＣＭＪ４Ｘ１２Ｂ，用戶輸入ＧＢ２３１２區位碼或ＡＳＣＩＩ碼即可實現文本顯示。

開關量輸入輸出部分：開關量實現的是按鈕操作信號的輸入和單片機控製執行機構信號的輸出。串口通訊部分：串口通訊芯片選用的是ＭＡＸ２３２Ａ，外圍電容為無極性的１０４電容。由單片機STC89Ｃ５８ＲＤ＋的ＴＸＤ、ＲＸＤ引腳和ＭＡＸ２３２Ａ芯片的Ｔ１ＩＮ、Ｔ２ＩＮ引腳連接形成通用的ＲＳ－２３２接口。這樣，控製器就可以方便地與計算機、打印機進行通訊了。

３控製軟件

軟件設計采用調試方便、結構清晰的模塊化結構。程序用ＫｅｉｌＣｘ５ｌ語言編寫。軟件部分主要實現數據處理，控製器外設（按鍵）控製，基於STC89單片機的粉狀物料定量稱重控製器設計—江慶功能菜單顯示以及與串口的數據通訊等。程序包含了Ａ／Ｄ采集、按鍵／開關量輸入、液晶顯示、實時時鍾、數據存儲、串口通訊等內容。程序執行時由主程序根據單片機接收到的信號對各個子程序進行調用，從而達到控製器對各種外部信號進行處理和控製的目的。稱重係統的總程序框圖如圖５所示。

結束語

本定量稱重控製器主要用於定量裝袋秤測量與控製。此定量稱重控製器與傳感器、執行機構組合後可構成各種自動包裝機，用於各類加工和生產，控製器的可靠性，穩定性好，功能齊全，顯示器菜單以中文的形式顯示出來，全中文菜單形式最大程度地便捷了中國用戶的操作，界麵友好，操作方便，具有較高的性能價格比，非常適合粉狀物料的定量稱重控製。

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