1. 1設計背景

    隨著科學技術的不斷發展和技術上的進步，各種加工食品的出現，對食品包裝技術和設備都提出了新的要求，定量包裝秤量在包裝領域正起著越來越大的作用。秤量精確度的高低在一定程度上也影響到企業的利益和消費者對企業的信賴程度。所以說，配料稱重控製器在包裝領域起著舉足輕重的作用。

    配料稱重控製器的核心是物料的秤量和控製。每一種物料設有單獨的貯料倉，每一個貯料倉的下麵都有一個電動氣閥。所有物料的貯料倉的氣閥都對著計量鬥，所有的物料通過其所在的貯料倉的閥門按一定速度依次流入計量鬥。計量鬥上安裝的傳感器將重量信號轉換成電壓信號送入稱重控製器的模擬量輸入端。稱重控製器可根據輸入的電壓信號來控製各種物料貯料倉閥門的開啟或關閉，從而可精確地控製各種物料的配料比例。

    目前的稱重控製係統一般采用STD總線工控機或PC總線工控機對多台配料秤進行集中控製。由於配料生產現場往往距控製室較遠，強、弱模擬信號混雜，必須采取較完全的屏蔽抗幹擾措施才能保證係統的穩定運行。集中控製對主機及其測控電路要求較高，整個係統的通用性和靈活性較差，成本較高[2]0

    實際上每台配料秤都可視為一個獨立的生產單元，用單片機就地對其實施測量與控製，若幹台控製器經數字通信接口聯網組成分布式微機控製係統，可大大簡化線路結構，便於係統製造與安裝維護，能顯著提高係統的性能價格比和組成靈活性[3]0

    在建築、包裝、醫藥、玻璃、建材、化工等行業中，配料是生產過程的重要組成部分，其配料過程是否按照規定的配比(組成產品的各種原材料重量值之比)進行是衡量企業產品質量的關鍵，因此在配料生產過程中對組成產品的每一種原材料的重量值進行控製就顯得尤為重要。如果配料的質量達不到要求，輕則造成原料、能源的浪費，重則影響產品的質量和產率，並且有些重要生產崗位的配料失誤甚至會給整個生產釀成事故。以水泥熟料配料來說，水泥是建築、水利工程中應用最廣泛的材料之一，其經濟、技術指標對整個建築、水利質量和成本有著舉足輕重的關係[[5]。同時水泥又是一種特殊的材料，其質量不合格就不能拿來使用，否則會造成重大的質量和安全事故。在冶金行業中，配料是其生產過程的重要組成部分，煉鋼生產中所用的保護渣是由石灰石、玻璃粉、石墨、水泥、工業氯化鈉、蘇打等8種物料按照一定的比例配置的，燒結工藝中的配料自動化是燒結礦生產的關鍵，它決定了燒結礦的鐵分、堿度、氧化美、煤耗等幾大指標。在高爐生產過程中秤重計量的自動控製更是必不可少，它對提高煉鐵生產產量，提高質量,降低焦比等起到了決定性的作用，在轉爐生產自動化重必不可少的是原料配料的自動化，在轉爐煉鋼過程中，按化學反應要求按一定的比例定量加入各類副原料進入爐內，去除有害元素，控製成分。其它如煤炭能源工業中的連續物料秤重計量，造紙廠中自動塗料製備車間的配料係統，作為紙張或紙板塗色料成分的配料，在塑料工業中，PVC絕緣材料的生產需要4種能處理50到70個配方的配料係統，原料通常為PVC粉末、PVC顆粒料和填充粉的組合。在洗滌劑生產中，配置漿料包括對預先計算好的幾種液體和粉末成分進行配料。在玻璃生產中，主要原材料如砂子、碎玻璃、化學製品和有色粉末等的配料等等。因此，配料精度的高低製約著整個生產的產品質量和產量，應對配料過程中的質量和產量控製給予足夠的重視

但是由於這些行業工作壞境惡劣、灰塵大，電網電壓波動大且組分多，生產線長、控製過程複雜，所以要求配料係統具有控製可靠、配料準確、抗幹擾能力強等特點。目前，我國這些行業設備簡陋，大多采用手動或者半自動控製，普遍存在配料秤重不準、裝料次序混亂、係統可靠性不高等缺陷，這將會影響產品的技術和特性，也遠遠不能滿足生產的要求。伴隨著計算機技術和自動化技術的迅速發展，人們對生產過程自動化程度的要求也越來越高，目前利用微型計算機組成的自動化配料係統在各行業的應用也越來越廣泛。這是因為微型機配料控製係統可以按照設定配比和K8凯发登录入口控製各輸入物料的瞬時K8凯发登录入口，從而達到控製各種產品和產量的目的.

2國內外可編程稱重控製器的發展概況

使用穩定可靠，價格適中，受到國內廣大用戶的歡迎。因此，承德自動化計量儀表廠、香港誌美電子有限公司等也推出一批可編程稱重控製器。但從總體上說，由於受國內研發和製造水平的限製，儀表的技術含量、功能，特別是在稱重精度、網絡通信等方麵與國外相比尚由一些差距.

1. 3本課題研究的目的與意義

    開發一款功能完善的可編程稱重控製器，具有較高的秤量精度和使用可靠性。在可編程方麵，用戶可以根據自己的需要來編製工作流程，可準確方便的實現各種複雜的控製過程;在使用方麵，操作界麵簡單易懂，可通過鍵盤和LED顯示結合來完成參數設置、數據查看、程序編程和稱重過程控製等各式各樣操作。控製器還具有繼電器輸出控製和開關量輸入采集功能，完成工業現場各種要求的控製方式。除此之外，該控製器還配備有一路4--20mA電流輸出，用於重量變送、失重秤的PID控製等。作為一款現代化智能儀表，本控製器還應該具有強大的通訊功能，可根據具體需要選用RS-232或RS-485標準串行通訊接口與上位機進行通訊，上位機亦可通過此標準接口對控製器進行遠程控製和監視。

4本課題的研究工作

    本文闡述了可編程稱重控製器的設計方案，對稱重控製儀表的主要性能指標和各功能模塊進行了詳細的說明。從係統的硬件總體設計到各硬件模塊的器件選擇、電路原理設計、功能分析等全麵的介紹了本稱重控製器硬件電路的實現及其特點。在軟件方麵，主要介紹了係統固件程序的設計框架和程序的主要組成，對各個主要功能模塊和軟件特殊應用進行了詳細說明。針對本控製器的可編程特點，係統地介紹了可稱重控製器在可編程功能實現中的特殊要求和實現的方法。總結所做的主要工作如下:

    (1)係統總體方案的設計和硬件配置。硬件設計方麵包括:

    ①核心MCU選型，最小係統搭建。

    ②A/D轉換芯片的選取和附加電路的設計。

    ③按鍵顯示模塊的芯片選型和電路設計

    ④繼電器輸出和開關量輸入模塊的芯片選型和電路設計

    ⑤D/A變送輸出部分器件的選取和電路的設計

    ⑥串行通訊接口芯片的選型和電路設計(包括RS-2犯和RS-485接口)

    ⑦實時時鍾模塊的芯片選型和電路設計

    ⑧電源模塊的芯片選型和電路設計

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