0  引  言

    在工业控制系统中，许多控制过程往往与原料（本文称为物料）  配料控制育关．配料控制的三大关键问题是：a．称量准确；b．称一量控制符合一定的误差范围；c．配料时间能满足生产节奏的要求．

这里，物料由进料控制口  经进料控制机构进入称料斗，料斗中装有称量机构，下方有出料控  制机构，进出料控制机构一般都由阀门组成． 

    随着科学技术的发展，配料控制系统在经历了手工控制阶段、  仪表控制阶段之后，已进入微机控制阶段．

微机控制配料系统是当前最先进的配料控制系统，它的优越性在于：采用了软件控制，可引进先进的控制算法，使控制精度提高，由于微机的高速运算能力，可允许系统采用较大的进出料量的阀门，从而加快了生产节奏：微机控制系统很容易配置通信接口，使系统能方便地作为一个大系统的子系统．下面就该系统的硬件组成、软件设计思想及控制算法等分别论述．

1 智能配料系统的硬件组成

    一个控制系统，其硬件部分一般由模拟量输入、开关量输入（即模入、开入）通道，模拟量输出、’开关量输出（即模出、开出）通道，通信通道及外围接口线路所组成．

1.1  配料控制系统的功能．

1.1.1  称重功能将称重传感器的信号放大，进行A/D转换，并送入计算机．

1.1.2，控制功能驱动进出料阀门的开启与关闭．

1.1.3  通信功能接受主控系统发来的命令．

1.1.4  检测功能  为确认阀门是否开启及关闭，用接近开关米检测，此开关量要送入计算机．

1.1.5  辅助功能  a．显示料斗中的重量以便观察；b．预定称量值的输入．当配料系统作为独立系统时，此功能必不可少；当配料系统存在于一个大系统之内时，此功能可省略．
 

1.2  微机控制配料系统的硬件组成

1.2.1  主机系统8031基本系统为主机系统，内含8031，373，8155及273 2等芯片．

1.2.2模拟量输入部分  料斗配自有三个传感器，这三个传惑器采得的信号经串联后，由765 0放大器进行放火，再送入MC14433进行A/D转换，转换结果经8155PB口送入8031.

1.2.3  开关量输出部分  由8155 PA口输出，8155 PA口驱动7406,再经光隔后，加功率驱动线路，驱动气动阀门．

1.2.4  开关量输入部分  接近开关的输入信号，经光隔接PI口．

1.2.5  通信接口部分  由8031 RXD，TXD接1488，1489电平转换器，作为简易RS-232接口．

1.2.6  显示部分  山P1.0，P1.1作串行输出，至串并转换芯片T4LSJ 64，用三十164驱动匕段显示器．

2  软件设计

为满足工艺要求，本系统软件由四部分组成

2.1  称重软件

该部分软件的主要功能是将A/D转换所得到的数值，再经适当转换后得物料重量．

2.2通信软件

本机与主机的通信协议定为四种．a．主机发查询命令，本机加答；b．主机发进料命令，本机根据此命令进行进料；c．主机发出料量命令，本机根据此命令进行出料；d．主机发统计出料量命令，本机向主机报出料量．

 2．3  显示软件

本机以中断方式采集数据，14433在数据转换完毕时，发EOC信号，该信号引起  8031外中断，8031采得此数据后，进行处理、存储，每转换两次(约0.4s)将此值转  化为七段显示码，用显示驱动软件显示之．

2.4控制软件

控制软件又分为出料与进料两部分．两部分软件在设计思想上相似．我们采用了富有特色的自适应确定提前量算法和点动时间自学习算法，使机器具有智能性质，可称为智能称重仪表控制系统．由于引进了这两种算法，本系统还可以适应各种不同种类物料以不同速度进行进出料，此得，为提高出料精度，本机还采用了不仅控制进料，而且控制出料的两次控制去，使系统的控捌精度大大提高．控制软件部分的框图从略．

3  控制算法

微机控制配料系统的一个显著优点，就在于可以采用先进的软件算法来提高精度，这是由于配料系统的进出料往住是一个惯性过程，不配合以先进算法进行控制，势必会使整个系统大大超出误差范围．

提前关闭阀门的问题，就是个确定提前量的问题，但提前量往往又很难确定．特别是不同物料的流动性能不同，单位时间的流料量也不同。即使是同一物料，因含水程度不同，流料量也不同，因此，在实际的控制过程中，提前量应当是一个动态值．为了提高控制精度，本系统采用了自适应确定提前量算法．算法如下：

a．开始时，令提前量为一经验值J（由实验测得），即D=J；b．第一次进料命令值假定为F，实际进料量为H；c．下次提前量设定为D←D+1/2(H - F)．

实践证明，使用上述算法，可大大提高精度．但是另一方面，由于实际的生产情况较为复杂，即使采用了上述算法，仍然可能出现两种情况，即实际进料量与命令值相比或大或小，一LL都超出了允许误差范围．如果没δ为允许误差值，则有

    F-H>δ    即进料量不够：

    H -F>δ    即进料量大于命令值，

针对进料量不够的情况，我们采用了进料时的点动算法．即用点动时间来控制阀的开度．如将点动时间定为50ms，此时，阀在接到开门信号50ms即关阀，阀没有全部打开即关住．点动时间和点动量（即进料量）之间存在一定的函数关系，这一关系可通过试验取得经验值．但是，由于每一次进出料的环境差别大，合适经验值的测定是比较困难的，因此，我们又采用了自学习的方法来确定上述函数关系：在每次开机后，即进行学习，先点动时间50ms，记庄点动值，然后每次都增加25ms点动时间，并记住相应的点动值，直至0. 5s结束，并在机器内部形成一张表，每当进料不够时，就可求出实际差值T=F-H，根据T值，再求相应点动时间，并据此时间进行点动，对于进料已多的情况，我们采用二次称量法，即在出料时采用上述两算法进行出料控制．

以上微机控制配料系统已在太原轨枕厂搅拌楼集散控制系统中实际应用．该系统中的实际称量范围为0～1023kg，最大进料与出料量是180kg/s，控制精度<1%，符合用户要求．

 

参考文献

1孙涵芳，  徐爱卿编．MCS-si, 96系列单片机原理及应用，北京航空航天大学出版社

2胡戌，赵依军编．单片微机接口技术．人民邮电出版社

 

 

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