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這里介紹了一種以MCS一51系列單片機(jī)為微處理器的八通道的微機(jī)配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。分析了該系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理、機(jī)械部分設(shè)計(jì)和軟、硬件的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)給出了并行控制具體實(shí)施途徑，有效地解央了配料精度和效率問題。
許多生產(chǎn)行業(yè)都存在多種原料的稱量配料的問題，過去大多采用手工配料或者機(jī)械式稱量機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)多種原料的稱量配料，存在很多對(duì)生產(chǎn)不利的因素，采用微機(jī)控制的配料系統(tǒng)可以降低消耗，改善工作環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率及實(shí)現(xiàn)科學(xué)工業(yè)管理。受成都某炭素化工總廠委托設(shè)計(jì)了一種可行的微機(jī)配料控制系統(tǒng)，其配料誤差在1％以下，在該廠使用后使其主要產(chǎn)品碳棒的質(zhì)量大為提高，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1 系統(tǒng)的組成和工作原理
微機(jī)控制自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)由傳感器稱重系統(tǒng)、單片機(jī)接口、中斷控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾大部分組成。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制部分的機(jī)械設(shè)計(jì)兼顧廠房?jī)?nèi)空間的合理使用和料斗等的科學(xué)布局，其特點(diǎn)是可靠性高、反應(yīng)迅速、定位準(zhǔn)確?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)料斗下安裝的傳感器7測(cè)得的信號(hào)控制電振機(jī)2運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱料，通過設(shè)置限位開關(guān)6控制接料小車5運(yùn)動(dòng)到輸料管道下端，再向料斗門配料控制器4發(fā)信號(hào)從而控制料斗門打開實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下料，最后小車運(yùn)動(dòng)到指定地點(diǎn)卸料。、
2 單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)選用了MCS一51系列的8031為核心的控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、指令系統(tǒng)處理功能強(qiáng)、執(zhí)行速度快、適合于實(shí)時(shí)控制，而且系統(tǒng)的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。
主系統(tǒng)采用CHMOS型MCS一51單片機(jī)的片內(nèi)振蕩器電路，用6 MI-IZ的石英晶體振蕩器，一個(gè)機(jī)器周期為2 μs。為了保證復(fù)位電路可靠地工作，將RC電路接史密特電路后再接人單片機(jī)復(fù)位端和外圍電路復(fù)位端。使用有l(wèi)6 K存儲(chǔ)空間的E．PROM27128和帶三態(tài)緩沖輸出的地址鎖存器74LS373構(gòu)成的8031程序存貯器擴(kuò)展電路。數(shù)據(jù)存貯器擴(kuò)展時(shí)使用有8 K空間的6264芯片。總線雙向驅(qū)動(dòng)器采用74LS245，使用地址譯碼器74LS138。共用4片可編程I／O芯片，其中，3片8255，1片8155，它們對(duì)于構(gòu)成控制、顯示、鍵盤等電路系統(tǒng)是非常重要的。使用鍵盤和LED數(shù)碼顯示作為人機(jī)對(duì)話的主要接口器件。另外，還有各種功能的報(bào)警燈和指示燈構(gòu)成配料監(jiān)控系統(tǒng)。
3，機(jī)械部分設(shè)計(jì)
3．1，傳感器稱重系統(tǒng)
配料控制系統(tǒng)在技術(shù)方面的要求：廠方要求配料系統(tǒng)精度達(dá)到1％(以滿量程計(jì)算)，每配置一鍋料，共需物料1600 kg。傳感器使用量程變化范圍大、稱重頻率快、具有較高靈敏度的扭力稱重傳感器。稱重方案的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，廠方要求少改變?cè)瓉淼臋C(jī)械部分。從料倉下料口處開始，設(shè)置一個(gè)微機(jī)控制動(dòng)作的電振機(jī)，電振機(jī)采用懸掛式，其上料位口安裝時(shí)盡量靠近料倉出料口。在電振機(jī)的下料口方向安置一個(gè)稱重料斗，傳感器安置在料斗底部的幾何重心上。
3．2，料斗門控制器
料斗上的開關(guān)門裝置采用永磁式同步電機(jī)帶動(dòng)的料斗門控制器，它具體的工作情況是：用電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，絲桿與旋轉(zhuǎn)的電機(jī)柱采用鍵連接的方式。通過電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，可以使螺母桿沿著導(dǎo)向套滑動(dòng)。這樣，與螺母桿緊緊鎖在一起的支桿就來回移動(dòng)，從而起到控制料斗開關(guān)門的作用。料門在物料重力的作用下，有一個(gè)被打開的傾向，因此，料門關(guān)閉時(shí)關(guān)門機(jī)構(gòu)必須有很好的自鎖性能，所使用控制器是絲桿螺母機(jī)構(gòu)，具有很好的自鎖性能。
4 總體控制軟件流程設(shè)計(jì)
微機(jī)配料應(yīng)用系統(tǒng)的總體流程框圖，包括單片機(jī)系統(tǒng)的初始化，每個(gè)通道下料的監(jiān)視和動(dòng)作執(zhí)行以及報(bào)警處理，小車載料的單片機(jī)控制流程。在微機(jī)配料控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)中，對(duì)系統(tǒng)流程的框圖和其中涉及到的控制位等都做了詳細(xì)的布局處理。各種標(biāo)志位都是按規(guī)律使用片內(nèi)RAM的低128位地址作了標(biāo)識(shí)。
為了提高配料精度，同時(shí)兼顧本工作效率，系統(tǒng)采用快慢振相結(jié)合的方式，使電振機(jī)快振達(dá)到理想配料量的95％時(shí)轉(zhuǎn)為慢振進(jìn)行。8個(gè)通道采用了并行控制，其優(yōu)點(diǎn)是控制速度較快，工作效率高、能及時(shí)地由反饋信息修改其它參數(shù)。在現(xiàn)場(chǎng)要求20min／次的配料速度，由于并行控制的控制速度較快，工作效率高，而且可以據(jù)返回的報(bào)警信息自動(dòng)進(jìn)行配料超重實(shí)時(shí)精度補(bǔ)償，所以選用了并行操作。八個(gè)通道的工作原理相同：初始化一判斷是否需要配料一檢查料斗開關(guān)門(含報(bào)警)一存人所配重量參數(shù)一快振(達(dá)到重量的95％)一慢振(達(dá)到重量的99．9％)一停振一靜態(tài)測(cè)量5次取平均值一判斷所配重量是否達(dá)到精度要求一如未達(dá)到要求進(jìn)行配重補(bǔ)償，其間有工作故障報(bào)警，配料狀態(tài)指示和超重報(bào)警。這一過程被分為三個(gè)部分：慢振部分、快振部分和精度補(bǔ)償部分，在每一部分當(dāng)中采用八通道循環(huán)訪問控制結(jié)構(gòu)，使得八通道整體并行運(yùn)行，同步慢振、同步快振。
5，結(jié)束語
本系統(tǒng)在工廠運(yùn)行之后受到了廠家和有關(guān)專家的一致好評(píng)。這一系統(tǒng)對(duì)于水泥廠、飼料廠以及其他一些需要精確配料的場(chǎng)合也同樣適用，因此，在國內(nèi)有很好的發(fā)展前景和應(yīng)用推廣價(jià)值。

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