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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2020-07-17 14:19:11 |來源:網(wǎng)絡轉載
引言
我國少部分水泥廠使用進口的包裝機電 子秤,是70年代的西德某公司的回轉包裝 機電子秤。此包裝機功能完善,機械設計先 進,電氣控制合理,不足的是電子秤的控制單 元采用模擬控制電路,電路中使用了大量的 運算放大器、三極管,且運算放大器多是選用 漂移較大的F007型。由于運算放大器、三極 管的漂移、噪聲很大,且跟溫度變化有關,因 此隨著環(huán)境溫度、使用時間長短的不同,電子 秤的性能也隨之變化,影響稱重的精確度,故 障率又很高,維修起來很不方便,嚴重時影響 了正常生產(chǎn)。為此,我們把模擬控制電路加以 改進,消除了上述不良現(xiàn)象。如果我們對包裝 機電子秤的工作原理和其控制電路加以了 解,就會認為用單片機控制系統(tǒng)替代模擬控 制電路是極簡單又非常合理的。
1進口包裝機電子秤的工作原理
以西德某公司的回轉包裝機電子秤為 例來說明電子秤的工作原理。
電子秤的原理框圖如圖1所示。若在稱 重傳感器加載,將輸出與負荷成正比的電壓 信號,此信號在差動放大器輸入級(EDV)中 得到放大,并通過可轉換的濾波器(SF)饋送 至求和放大器(SM)。在測量信號之外,另有 一信號也送至求和放大器,此信號是從電橋、 穩(wěn)壓電源經(jīng)過一倒相級(I)獲得的,因而等值 1“預選裝料重量".這樣,由裝料重量得到的信 號與測量信號相抵消,兩者的合成信號是零。
在總和放大器(SM)之后是有源低通濾 波器(TP)和短期稱皮重功能部件(TA),該 部件又轉而饋送一補償信號返回至求和放大 器,只要稱重過程繼續(xù)進行,就可抑制轉換電 路中任何零點偏移;TA部件又將此信號送 至限位開關(TU),限位開關在補償信號變得 太大就會動作。有源低通濾波器避免了任何 來自噪聲信號的假補償信號。
求和放大器的輸出信號引至指示放大器 (AV),指示放大器又轉而驅動機內的模擬 指示器(A),同時,饋至兩種限位開關(FS, NS),此兩種限位開關起斷開粗流量和細流 量的作用,此限位開關同時控制有源濾波器 (SF)的頻率選擇,當粗流量時,選有源濾波 器的高頻通道,當細流量時,選有源濾波器的 低頻通道,從而消除了震動引起的干擾信號。 此電子秤的工作原理,簡而言之就是將信號 放大、濾波、消除零點漂移、根據(jù)稱重的大小 開停相應的繼電器。由此可見,我們完全可以 用單片機系統(tǒng)替代模擬控制電路部分。
2改進的電腦秤的硬件設計
用單片機替代模擬控制電路部分,電路 中電源無需變動,控制繼電器仍選用原來的。 單片機系統(tǒng)由輸入通道、輸出通道、控制單元 三部分組成,以下是對三部分的介紹。
2. 1輸入通道
輸入通道的信號有稱重的啟動信號,粗 流量、細流量定值設定輸入信號,傳感路的模
f =T2Tr(ClC2RiR2) 2"求得,通過改變R、C的值可使粗流量頻率f. =7. 5HZ,細流量 f2=l. 5HZO
2.2輸岀通道
輸出信號通過8255的Pc 口輸出,經(jīng)光 電隔離后,再由MC1416驅動,連到相應的 繼電器線圈上。詳見輸岀通道電路圖3。
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2.3控制中心單元
控制中心單元的原理電路結構圖如圖4 所示。該控制中心單元由8031、地址鎖存器 74LS373和外部存貯器EPROM2732構成 單片機基本系統(tǒng)。8031單片機的P®作為啟 動信號的輸入,R 口作為拔碼盤的定值的讀 入口,為了解決顯示問題,增加了專用接口芯 片8255。8255芯片有3個8位口,Pa 口作為 數(shù)碼顯示管的段碼控制,Pb 口作為數(shù)碼顯示 管的位碼控制,Pc 口作為繼電器的控制口。
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圖4電路結構圖
3改進的電腦秤的軟件設計
軟件的編程比較簡單。其編程原理是:上 電后讀拔碼盤的數(shù)值,作為粗流量和細流量 的定值,接到啟動信號后,稱皮重,經(jīng)0.7秒 后,若皮重正常(皮重超重,,不予裝袋。),立即 啟動粗、細流量繼電器,根據(jù)稱重負荷大小來 控制粗細流量繼電器的開停過程。稱重完畢, 系統(tǒng)返回,進入下次稱重過程。軟件程序的編 程只要依據(jù)繼電器動作原理圖5即可。
4細流量和滯后流量的校正
裝袋秤的控制器通過繼電器接點控制稱 重過程。當預選的裝料重量達到時,繼電器將 停止喂料機構,由于裝料系統(tǒng)的特性,物料流 將不會立即停止,而是將持續(xù)一段時間,這段 時間的流量稱之謂滯后流量。喂料機構的類 型和所稱物料的性質一定,喂料量可視為常 數(shù),具有足夠的精度,因此裝袋量的誤差是由 滯后流量決定的。
考慮到這一點,我們可置粗流量、細流量 的轉換值在標稱值之下,調節(jié)兩者的定值,使 總重量=粗流量+細流量+滯后流量。其參 考值G = 45kg+4kg + lkg。這樣,稱重的精 度是很高的,滿足了商業(yè)上的要求(商業(yè)上要 求相對誤差V0. 5%)。
5改進后的電腦秤的性能分析
5.1穩(wěn)定性•在正常的溫度范圍內,單片機 的性能不隨溫度而變化,系統(tǒng)中采用低漂移 運放,電路中的噪聲也較少,所以整個系統(tǒng)很 穩(wěn)定。
5.2精度。原包裝機電子秤的精度為0.5, 而改進后電腦秤的精度可達到0.3。較 好地滿足了商業(yè)上的要求。
5.3可靠性。原電子秤的控制電路中采用器 件較多,分布廣,使用一段時間,故障率較高, 維修起來不便;而改進的電腦秤的控制系統(tǒng) 集成度高,故障率低,即使出現(xiàn)故障,維修起 來也很方便。
5.4功能。電子秤的功能僅是稱重,而電腦 秤可通過軟件增加功能,如每天、每月水泥產(chǎn) 量的累計。
5.5抗干擾性。由于單片機系統(tǒng)抗干擾性極 好,所以使整個系統(tǒng)抗干擾性強。
5.6性能/價格。單片機控制單元的價格幾 乎和原模擬控制電路的價格一樣(總成本僅 為幾百元),但性能遠高于原電子秤的模擬控 制電路,所以其性能/價格校高。
總之,改進后的電腦秤其性能優(yōu)于原電子秤的性能。
結束語
經(jīng)現(xiàn)場一年多的運行表明:改進后的包 裝機電腦秤的性能指標優(yōu)于原包裝機電子秤 的,主要表現(xiàn)在:精度和可靠性有很大的提 高,給水泥企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。由此可見,舊包裝機電子秤改為包裝機電腦秤勢在必行。
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