1　工作原理
在化工、水泥生产、粮食、饲料加工过程中,都需对成品进行定量包装。传统的计量方式是采用人工装包或使用杠杆式机械包装秤。但无论采用哪种方法都难以达到计量精度,产品质量不稳定。全自动包装计量装置是采用现代传感技术和单片机应用技术相结合的产物。
全自动包装计量装置,主要由机械执行机构和电脑控制器两大部分组成,其中执行机构由存料斗,气缸控制或电动控制进料装置和夹袋机构及各种位置开关等构成。而电脑控制器由MCS—51系列单片微型计算机配以高精度称重传感器、仪表放大器和12位逐次逼近式A/D转换器以及光电隔离输入、输出、LED显示、键盘输入和数据存贮器等组成。
该装置的运动原理是:当操作者在夹袋机构上套有包装袋后,包装计量装置自动采集皮重,并通过电磁阀控制气缸运动,打开下料门开始下料,当下料到预先设定的重量时,下料门关闭一部分,使下料速度减慢,尔后,料下到另一规定重量时又使门关小一部分。使用最慢的速度继续下料,在袋中料达到规定重量时立刻关闭下料门,停止下料,自动卸袋,并等待下一包的称重。
整个过程均由控制器自动完成,而重量的变化是由两只应变式称重传感器来感知,通过仪表放大后经A/D转换后送单片机来处理的。在该全自动包装计量装置的研制中,首次采用平插门、单气缸和通用型电磁阀新型结构控制多种下料速度。
2　控制器硬件组成
控制器硬件主要由CPU部分、键盘显示部分、A/D转换部分、I/O部分、放大部分、通讯部分、数据存贮部分和电源部分等八大部分组成。
CPU部分采用AT89C51配以6M晶振构成,其中P0口作总线用,P1口作输入、输出用,P3口作普通I/O特殊功能用,为节省I/O口,P2口没有作高8位地址,只用2位作为片选信号,其余6位用作I/O。键盘显示部分是以专用键盘显示电路Intell8279为核心,配有20只键的触摸键盘和10位LED显示的键盘显示系统,其中4位显示称重量,6位显示累计包数和累计重量,段驱动仅用一片驱动器74LS240,位驱动也仅一片BCD码译码驱动器74LS145构成最简系统。A/D转换采用逐次逼近A/D转换器AD574KD,它具有12位并行输出功能,最小转换时间为25μs。系统共有4位带光电隔离输入和3位带光电隔离固态继电器输出,9位发光二极管输出显示。放大部分使用仪表放大器AD524和部分调理电路组成。该系统利用AT89C51提供的串行通讯功能位RXD和TXD两位特殊功能位,辅以2路光电隔离电路进行电平变换构成完整可靠的RS232通讯接口。使用SN75LBC184构成RS—485通讯接口,两种接口可任选其一,转换方便。该系统的部分数据和部分参数是需长期保存,因此采用一片DS1220非易失数据存贮器,该存贮容量为2K字节,它具有读写速度快、保存时间长(10年)等特点,主要用于存贮临时数据和长期保存数据及一些设定参数。系统共提供+5V、±15V和+10V四种电源。
3　软件系统组成
由于该系统采用AT89C51单片机作为控制器的CPU,因此该软件采用MCS—51汇编语言编程。程序采用模块化结构,各模块之间可互相调用,对于通用处理程序使用小块子程序,便于各功能块的配合和调用。其基本模块为:初始化模块、参数输入模块(键盘输入)、称重模块、数据采集模块、数据转换模块、显示模块、累计模块、清零模块、通讯模块等。各模块之间采用子程序调用或中断调用等办法来协调。总之,系统工作时,由系统总控程序管理,称重程序完成采皮重、夹袋、称重、卸料的全过程。由于该系统的特殊性,键盘输入、各开关量的输入均采用查询方式,但通讯是采用串行口中断方式,这样能保证从机可随机接受主机的各种命令,达到清零、传递数据的目的。利用RS232和RS485共用一通用程序,很容易使不同用户使用不同通讯口构成多机通讯管理系统。在计量装置开门,停止下料后,落于料斗的“残余料重”称为“落差”,由于下料速度及成品仓仓压是不均匀的,故“残余料重”也是不同的,故要进行所谓的“落差修正”,在该系统中,采用的是人工预定和自寻优修正相结合的办法。

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