皮带配料秤单片机控制系统

图2存储器扩展原理图
3.2 A/D转换接口扩展
在本系统的数据采集过程中，主要有两种需检测的数据，一种是皮带走速信号V(t)，另一种是运行中皮带单位长度上的瞬时重量P(t)，两者的乘积为此时的瞬时流量F(t)，即
F(t)＝P(t)×V(t)
单位长度皮带上的瞬时重量(皮带荷重信号)采集方法如下：
(1)由荷重传感器测出瞬时变化的应变情况，并转化为电压信号以0～10 mV输出。
皮带配料秤单片机控制系统
摘要：在医药、化工、冶金、建材、饲料加工等行业广泛地需要皮带配料秤单片机控制器用于物料的自动配制。实现物料的自动配制控制，不仅节省了人力和物力，而且也提高了产品的质量，提高了生产效率，同时也可以实现现代化科学管理。本文在介绍一种物料皮带配料秤单片机控制器结构及工作原理的基础上，着重对该仪器的单片机控制系统的部分功能实现作了详尽描述，并且介绍了一种采用8031等芯片设计的皮带配料秤和系统误差自适应调节的方法。
关键词：配料秤；智能控制；单片机
SCM belt weighing ingredients control system
Abstract：An intelligent controller for mixed materials has been applied in many areas Such as medicine，chemical industry，metallurgy，architecture，animal feed Production and so on. It is not only saving in finance and reducing the fatigue Strength of workers，but enhancing the quality of Products and raising the efficiency of production. Moreover，this equipment improved modem scientific management in many factories. Based on the introduction of the structure and the working principle of an intelligent controller for mixed materials，this thesis mainly described the function of the single microcomputer controlling system. Furthermore，the thesis referred the design of a converting circuit of AD7705 and discussed a method to modify system errors automatically.
全桥中的R1、R2、R3、R4阻值均相等。
ΔR1为应变片测力时变化的阻值，它反映了所测压力的大小与输出电压Vsc的关系(成正比)。本设计使用全桥的目的在于：当R1＝R2＝R3＝R4时,电桥电压灵敏度最高，并消除了非线性误差，也起到了补偿作用。
荷重传感器全桥输出原理图如图5所示。
3.4皮带走速的测量
皮带走速的测量方法如下：
(2)经过放大器变为标准电压0～5 V，送入A/D转换器ADC0809输入电路IN0(A/D转换器的0通道)。
(3)经A/D转换器把模拟量转换为8位数字量送入8031的P0口。
(4)在8031中进行数据的处理就得到了单位长度上皮带的瞬时重量。
图3重量采集电路原理图
ADC0809的工作过程如下：
(1)置P2.7为0，选中ADC0809。
物料皮带配料秤单片机控制器主要应用于多种物料的定量混合配制的控制。为了提高物料配制的精度及配料的效率，配料的过程需要实现智能化、自动化。我们研制的皮带配料秤单片机控制器正是为了此目的。皮带配料秤单片机控制器主要由智能变送器、单片机控制器、电机驱动电路等组成，主要工作原理是用压力传感器进行物料的重量测量，传感器把物料的重量转换成电信号，经变送器把信号送入单片机进行处理，再由单片机发出物料已秤足重量的信号去控制送料和卸料电机工作，同时单片机还可与PC机进行串联通信，实现微机集成控制。
(1)由测速传感器输出的信号，其频率为皮带走速的线性函数，该频率由光码盘检测回路获得。
(2)该输出信号通过衰减送给比较器整形变成标准脉冲，光电隔离后，输入到74LS74分频，74LS74的Q1输出方波接8031的INT1。
This intelligent mixed controller has mostly been applied to mix many materials. For improving the accuracy and increasing efficiency of mixed materials，the process needed realize intellectuality and automation. So we invented this mixed controller. It was consisted of an intelligent voltage transfer，a single-microcomputer control center，and circuits for driving motors. Its principle was used sensors to measure the weight of materials. Then sensors converted the weight to electrical signal. Passing the transfer the signal processed by the sing-microcomputer controlled the drivers of motors working.
随着半导体技术的发展，单片机的应用越来越广泛。目前利用单片机和微机组成的皮带配料秤单片机控制器已广泛地应用在冶金、化工、建材、饲料加工等诸多行业，皮带配料秤控制系统不仅具有自动化程度高，配料连续性好，操作人员劳动强度低，而且配料精度高，产品质量容易控制，还能实现动态物料的配比，自动和手动相结合，实现自动跟踪误差调整、自动称重、自动混合、自动显示。因此使用皮带配料秤单片机控制器能明显地提高工作效率，增加经济效益，提高管理的现代化水平。
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皮带配料秤控制系统的总体设计思想为：皮带输送机投入运行前，输送皮带上物料流量的设定值由操作人员在键盘上设定。系统投入正常运行后，单片机采样皮带荷重信号(通过ADC0809)和走速信号(T法测速)，将皮带走速信号V(t)与皮带单位长度上的瞬时重量P(t)相乘即可计算出皮带上物料的瞬间流量F(t)。瞬间流量可通过6个七段数码管显示出来，为操作人员提供工艺数据参考。8031系统再将流量实际值与其设定值进行比较，经增量PID调节运算后计算出控制量Vi，通过DAC0832转换为电流输出信号(4～20 mA)，而后经放大去控制可控硅的导通角，实现调节滑差电机电磁离合器励磁电流的功能，从而调节执行机构滑差电机的转速，使输送皮带上的物料流量尽可能稳定在设定值附近，并具有良好的静态指标和动态性能。
应变元件实际是一个测力应变筒，被测压力经膜片转换成相应大小的力，再传给应变筒。应变筒受压缩变形，沿轴向贴的应变片受压阻值变小，沿周向贴的应变片受拉阻值增大，组成应变电桥即可得到输出电压值，从而测出压力值的大小。
图5荷重传感器输出全桥电路
测量荷重传感器原理采用全桥，其中输出电压VSC＝V×ΔR1/R1。
(2)再用输出指令启动A/D转换开始(WR＝0)。
(3)判断EOC(转换结束标记)是否为1，若为1，则转换结束。
(4)转换结束后，用读信号(RD＝0)控制三态门(在ADC0809内部)，将转换结果读入8031，存入相应数据缓冲区。
3.3荷重传感器原理
本系统选用的荷重传感器属于应变式压力计，其原理是用应变片直接测量弹性元件的应变，实现间接测量压力。这种方法弹性元件变形极小，可以测量高频率变化的压力。
在国际上，特别是在大型建筑工程建设中，要高质量高水平地完成建设任务，能否迅速进行混凝土配制是建设的关键。同时，混凝土的质量也是不能忽视的关键问题。因此，用户在选择承建公司时往往要看他们的建筑机械是否先进、是否能既快又好的保证混凝土的配制。这是用户选择建设公司的条件之一。先进的设备是建设公司进行招投标参与竞争不可缺少的资本。
(1)主程序的设计。
(2)键扫描及显示程序。
(3) A/D转换程序。
(4) D/A转换程序。
(5) PID运算程ห้องสมุดไป่ตู้。
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3.1 8031系统的设计
因8031片内无程序存储器，故系统采用外接地址锁存器74LS373扩展一片64 KB的2764 EPROM。它的特点是用户可擦除，可编程，可通过锁存器与8031直接连接。图2为8031扩展程序存储器硬件原理图。
论文的第三部分重点描述了皮带配料秤单片机控制系统的结构工作原理和实现。突出地介绍了一种PC机与单片机的一种远距离串行通信方法。
论文的第四部分介绍系统常见的皮带跑偏问题的处理方法。如果能注意这些问题，那会使皮带配料秤运行更加安全方便。
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皮带输送机广泛地应用于矿山、冶金、码头和化工等行业，对于散装的固态原料(如矿石、水泥、煤粉)进行自动输送，特别适合于高温、高空和有害环境下作业。例如，水泥厂粉磨车间的熟料配料系统就是依靠调节皮带输送机的速度来控制水泥磨的进料量，完成对各种熟料的配比。皮带配料秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时控制器，其工艺结构图如图1所示。
图1皮带配料秤工艺结构图
目前，随着自动化控制程度的提高，在冶金、建材、化工、食品加工、饲料加工等行业广泛地需要配料控制器来进行物料配比自动控制。比如在建筑业，混凝土的配置就是很重要的环节，它不仅关系到工程质量而且还关系到人身安全，在最早的混凝土配置中完全依靠大量的人力来完成，劳动强度大而且由于水泥粉尘的污染损坏了工人的身体健康和周围的环境。现在许多建筑工程和筑路，建桥、房屋建筑、工厂大规模的建设等都要求，承建建设任务的建筑公司必须使用皮带配料秤单片机控制器来控制物料的自动配比，利用皮带配料秤单片机控制器进行配料，只需一人或几人就可以在现场或远离物料配料场控制配料的完成，不仅节省了人力物力，也减少了环境污染，大大提高了生产效率，为企业降低了生产成本。物料必须实现科学的配比，如建筑业中的混凝土并非是水泥越多越好。为了提高产品质量，物料必须实现科学的配比，在食品加工、冶金、化工、饲料加工等行业也越来越注重物料配比的精度和配料的控制速度，也就需要高精度高速度的皮带配料秤单片机控制器来进行自动控制。我们设计的皮带配料秤单片机控制器也正是为了此目的。