林鳳欽

摘要：目前大型自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但是還存在一部分生產(chǎn)線采用傳統(tǒng)的稱重配料系統(tǒng)，特別是在一些中小型城市以及中小型作坊等，加之以往的稱重配料系統(tǒng)存在給料方式以及控制方式上的不足，導(dǎo)致系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化不高。文章設(shè)計(jì)了一種帶有多功能的自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)，可以有效提高小型作坊及商店運(yùn)營(yíng)中的配料稱重效率。

關(guān)鍵詞：CDIO；控制系統(tǒng)；自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)；稱重結(jié)構(gòu)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TQ330 文章編號(hào)：1009-2374（2016）16-0012-05 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.006

1 項(xiàng)目背景及意義

教育部部長(zhǎng)袁貴仁在十二屆全國(guó)人大四次會(huì)議上稱中國(guó)的高等教育結(jié)構(gòu)不合理，這個(gè)不合理表現(xiàn)在培養(yǎng)理論型、學(xué)術(shù)型人才的學(xué)校較多，培養(yǎng)技術(shù)、技能型人才的學(xué)校比較少，因此高校需要轉(zhuǎn)型調(diào)整專業(yè)設(shè)置。McKinsey Global Institute在2005年10月發(fā)表的一份報(bào)告稱，我國(guó)2005年畢業(yè)的約60萬(wàn)工程技術(shù)人才中適合在國(guó)際化公司工作的只有不到10%，而這其中的原因，其分析為“中國(guó)教育系統(tǒng)偏于理論，中國(guó)學(xué)生幾乎沒(méi)有受到project和團(tuán)隊(duì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，相比之下歐洲和北美學(xué)生以團(tuán)隊(duì)方式解決實(shí)際問(wèn)題”。

針對(duì)此情況，汕頭大學(xué)多年前早已開(kāi)展CDIO工程師培養(yǎng)模式訓(xùn)練，學(xué)習(xí)國(guó)外高等學(xué)府項(xiàng)目鍛煉實(shí)施能力，面向project解決實(shí)際問(wèn)題?；诙嗄昵笆苓^(guò)CDIO理念培養(yǎng)（即Conceive-Design-Implement-Operate，構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作），本文就自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)項(xiàng)目展開(kāi)論述，該模型平臺(tái)是按采購(gòu)→制作零部件→裝配整機(jī)→項(xiàng)目調(diào)試→改進(jìn)與優(yōu)化的順序進(jìn)行，由于篇幅有限，本文只針對(duì)項(xiàng)目成果展開(kāi)論述。

機(jī)器換人時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，人工配料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，因此在原來(lái)機(jī)械配料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)改造，使生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)智能化和信息化。

根據(jù)目前自動(dòng)配料稱重行業(yè)的背景和發(fā)展情況，該項(xiàng)目應(yīng)具有如下要求：（1）結(jié)構(gòu)方式：采用分布型或者集散型的結(jié)構(gòu)方式；（2）控制方式：應(yīng)具有通信方便快捷、操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)可靠性較強(qiáng)、一次輸入多次生產(chǎn)能力，稱量誤差能控制在要求范圍內(nèi)；（3）硬件系統(tǒng)：應(yīng)具有造價(jià)低廉、硬件可靠、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)；（4）軟件系統(tǒng)：采用模塊式軟件，具有操作、管理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、系統(tǒng)組態(tài)、報(bào)警管理和設(shè)置等模塊。

2 硬件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)是由喂料機(jī)構(gòu)、稱重機(jī)構(gòu)、卸料機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)組成（如圖1所示）。其中喂料是由步進(jìn)電機(jī)采集信號(hào)后控制閥的開(kāi)關(guān)大小和開(kāi)關(guān)時(shí)間，在無(wú)限接近預(yù)設(shè)的稱重值的時(shí)候，電機(jī)會(huì)逐漸關(guān)閉閥門。稱重機(jī)構(gòu)是由一個(gè)重力傳感器組成，并把稱重采集到的信號(hào)傳送給喂料機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，這樣就能控制閥門從而控制放料的多少。卸料機(jī)構(gòu)是在稱重機(jī)構(gòu)中每個(gè)稱重盤都達(dá)到了預(yù)設(shè)稱重值的時(shí)候，把剛稱完的物料移到窗口內(nèi)，物料卸下，完成卸料。推出機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)減速電機(jī)同時(shí)同步帶動(dòng)推桿，把物料移到窗口，完成卸料的過(guò)程。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)采用單片機(jī)硬件，應(yīng)用PID原理控制，這個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵是，做出正確的測(cè)量和比較后，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)反饋更好地糾正系統(tǒng)誤差。

2.3 結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明

2.3.1 喂料機(jī)構(gòu)。

第一，喂料結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示。

第二，裝配方案說(shuō)明：

喂料過(guò)程：物料通過(guò)輸送帶（外裝置）裝入儲(chǔ)料斗，這時(shí)物料由進(jìn)料閥鎖住，通過(guò)人機(jī)界面輸入命令控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)進(jìn)料閥，物料進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)物料重量達(dá)到設(shè)定的初值時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)使進(jìn)料閥開(kāi)始一次關(guān)閉動(dòng)作使得閥口關(guān)小，下料流速下降，物料繼續(xù)卸下的同時(shí)稱量裝置進(jìn)行一個(gè)反饋的過(guò)程，當(dāng)下料重量達(dá)到設(shè)定終值時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)二次反轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)二次動(dòng)作使進(jìn)料閥關(guān)閉，進(jìn)入下一輪的稱重。

創(chuàng)新點(diǎn)：這個(gè)喂料裝置是通過(guò)改裝比較便宜的止推閥而來(lái)的，再通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制閥的打開(kāi)與關(guān)閉，與稱量裝置形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，既降低了成本，又實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了精度。

2.3.2 稱重機(jī)構(gòu)。

第一，稱重機(jī)構(gòu)如圖1（b）所示。

第二，裝配方案說(shuō)明：稱重機(jī)構(gòu)采用的是經(jīng)過(guò)改裝后的高精度的計(jì)量稱成品，本系統(tǒng)只將計(jì)量稱的殼體與傳感器部分保留下來(lái)，顯示部分改裝成數(shù)碼管顯示，去掉面板的按鍵控制功能而取之由各工作站控制系統(tǒng)控制，使得該裝置具有自動(dòng)去皮，避免了面板的誤操作，提高可靠性，并且具有動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示功能，稱量較精確，誤差率在千分之一，直觀性強(qiáng)。

2.3.3 卸料機(jī)構(gòu)。

第一，卸料機(jī)構(gòu)如圖1（c）所示。

第二，裝配方案說(shuō)明：卸料機(jī)構(gòu)是由一個(gè)便宜的杯子改裝而成的，杯子掏穿。開(kāi)始時(shí)，杯子在計(jì)量稱的正上方，但是與計(jì)量稱接觸，可以避免杯子的自重影響稱重；杯子低端后邊緣裝有海綿掃塊，當(dāng)物料稱完之后，杯子將物料移到窗口內(nèi)，同時(shí)杯子內(nèi)壁和海綿掃塊將物料卸下，完成卸料。

創(chuàng)新點(diǎn)：每次卸料時(shí)，移動(dòng)的只是杯子，稱不動(dòng)，可以避免計(jì)量稱因振動(dòng)﹑偏移帶來(lái)的稱量誤差；稱量裝置有自動(dòng)去皮功能，每次稱量時(shí)都可降低乘料裝置對(duì)稱量的影響；稱量時(shí)物料先是動(dòng)態(tài)，后是靜態(tài)的，避免動(dòng)態(tài)誤差；計(jì)量稱后面設(shè)計(jì)成窗口，路程短，移動(dòng)時(shí)做功少，達(dá)到節(jié)能效果；通過(guò)加入了海綿掃塊，使得每次卸料完全、干凈。

2.3.4 推出機(jī)構(gòu)。

第一，推出機(jī)構(gòu)如圖1（d）所示。

第二，裝配方案說(shuō)明：推出機(jī)構(gòu)采用的是電機(jī)、齒條機(jī)構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)稱量好以后，程序?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)齒輪在齒條上運(yùn)動(dòng)，這個(gè)機(jī)構(gòu)通過(guò)外接件與一個(gè)推桿連在一起，推桿帶動(dòng)卸料機(jī)構(gòu)將料從窗口卸下，同時(shí)推桿接觸到行程開(kāi)關(guān)使電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)推桿返回原位，完成推出過(guò)程。

創(chuàng)新點(diǎn)：巧妙應(yīng)用齒條機(jī)構(gòu)，可以在稱重系統(tǒng)外設(shè)置電機(jī)，可以減小因電機(jī)振動(dòng)帶給稱重系統(tǒng)的誤差；利用對(duì)稱雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，增加了推出的機(jī)構(gòu)的平衡性，增大了推出力矩，使推出機(jī)構(gòu)更加平穩(wěn)地配合卸料機(jī)構(gòu)工作，增加了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

2.3.5 整機(jī)機(jī)構(gòu)。

第一，整機(jī)機(jī)構(gòu)如圖1（e）所示。

第二，裝配方案說(shuō)明：本系統(tǒng)主要由一個(gè)兩層的整體大鐵架、擺放在鐵架上層的三個(gè)可定制稱重部件和推出機(jī)構(gòu)組成，下層空間可以擺放物料回收裝置或下級(jí)的混料系統(tǒng)。支架下面安裝有四個(gè)小輪，整體移動(dòng)、搬運(yùn)非常方便。本設(shè)計(jì)可以針對(duì)三種不同（可設(shè)計(jì)成多種）的物料進(jìn)行自動(dòng)稱重配料，三個(gè)可定制稱重部件均由上面介紹的喂料、稱重、卸料機(jī)構(gòu)組成。可定制稱重部件利用螺絲固定在大鐵架上，部件的卸料采取整體推出卸料方式，稱重部件兩邊的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)直齒條驅(qū)使一直長(zhǎng)推桿將三個(gè)料筒整體推出，實(shí)現(xiàn)高效卸料。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及說(shuō)明

3.1 基本功能要求和精度控制

根據(jù)配料工藝和配料系統(tǒng)及其機(jī)構(gòu)特征的要求，控制系統(tǒng)應(yīng)具有七種基本功能：（1）稱量功能；（2）通訊功能（包括具體的通訊協(xié)議、控制命令的約定和通訊功能的自檢測(cè)等）；（3）工作站（即可獨(dú)立的稱重模塊）選擇功能；（4）配料參數(shù)（即每種配料的目標(biāo)稱量值、稱量份數(shù)等）設(shè)置功能；（5）數(shù)據(jù)反饋功能；（6）誤差查詢功能；（7）各部分機(jī)構(gòu)手動(dòng)面板操作功能。

控制系統(tǒng)的研制主要從以下方面考慮：雖然每種物料的設(shè)定值、黏度、比重、顆粒形狀及其大小不盡相同，但在配料系統(tǒng)中控制動(dòng)作是一致的。喂料閥口結(jié)合實(shí)稱重量的反饋值進(jìn)行閉環(huán)控制，基于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)置合理的閉環(huán)控制參數(shù)及方法，提高稱量的可靠性和精度。精度控制是本稱重系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵，基于稱重機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其特征，精度控制的方法是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)喂料閥口和傳感器反饋數(shù)值進(jìn)行閉環(huán)控制，通過(guò)設(shè)置合理的閉環(huán)控制參數(shù)及控制方法來(lái)保證精度。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的固有特性，包括下料的滯后、卸料有漏泄及閥口可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象等，導(dǎo)致系統(tǒng)能達(dá)到的精度受限，表現(xiàn)為實(shí)際稱量值與目標(biāo)設(shè)定值存在一隨機(jī)誤差，而精度控制的主要工作就是縮減這一誤差。

3.2 系統(tǒng)控制原理及硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明

本系統(tǒng)控制原理及各硬件實(shí)物圖如圖2所示：

控制系統(tǒng)主要由主機(jī)和3臺(tái)分機(jī)組成，各部分執(zhí)行的功能操作如圖2所示。

3.2.1 主機(jī)。主機(jī)需要完成參數(shù)輸入、面板操作和推出機(jī)構(gòu)的控制，其包括的硬件模塊如圖2所示，各部分硬件介紹如下：

第一，單片機(jī)AT89S52。

主要性能：（1）與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；（2）8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器；（3）1000次擦寫(xiě)周期；（4）全靜態(tài)操作：0～33Hz；（5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；（6）32個(gè)可編程I/O口線；（7）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（8）八個(gè)中斷源；（9）全雙工UART串行通道；（10）低功耗空閑和掉電模式；（11）掉電后中斷可喚醒；（12）看門狗定時(shí)器；（13）雙數(shù)據(jù)指針；（14）掉電標(biāo)識(shí)符。

第二，LCD1602液晶模塊。

顯示特性：（1）單5V電源電壓，低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性；（2）內(nèi)置192中字符（160個(gè)5*7點(diǎn)陣字符和32個(gè)5*10點(diǎn)陣字符）；（3）具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)5*8點(diǎn)陣字符或四個(gè)5*11點(diǎn)陣字符；（4）顯示方式：STN、半透、正顯；（5）驅(qū)動(dòng)方式：1/16DUTY，1/5BIAS；（6）視角方向：6點(diǎn)；（7）背光方式：底部LED；（8）通訊方式：4位或8位并口可選；（9）標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，適配MC51和M6800系列MPU的操作時(shí)序。

第三，4*4矩陣鍵盤。

控制原理：

在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖3所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，圖3中，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別及編程方法如下所述。

確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下一般采用“行掃描法”。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如圖3所示鍵盤，介紹過(guò)程如下：

判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下將全部行線ROW1-ROW4置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其他線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

第四，I/O口模擬串口通信。

3.2.2 分機(jī)。分機(jī)主要功能（如圖2所示）：（1）與主機(jī)通訊：包括數(shù)據(jù)和命令的收發(fā)；（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示；（3）對(duì)閥口處步進(jìn)電機(jī)的控制，控制喂料的速度。

（1）橋式稱重傳感器；（2）HX711 AD轉(zhuǎn)換模塊；（3）兩相細(xì)分步步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器RD-0214M8。

3.3 軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明

3.3.1 整體程序控制流程。本控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以模塊化設(shè)計(jì)為主，把同一控制對(duì)象的若干功能子程序或者系統(tǒng)中大量類似功能的程序段制成頭文件，如LCD1602驅(qū)動(dòng)程序頭文件、I/O口模擬串口頭文件、參數(shù)設(shè)置頭文件、稱量及喂料控制頭文件等，被主程序調(diào)用。本控制系統(tǒng)的軟件程序及其算法較為復(fù)雜，但整體思路清晰，可由圖4中的流程表示：

系統(tǒng)初始化啟動(dòng)后，進(jìn)入模式選擇畫(huà)面，可選面板操作和參數(shù)設(shè)置兩種。面板操作主要是對(duì)系統(tǒng)中部分控制對(duì)象進(jìn)行手動(dòng)控制，查詢或者檢測(cè)系統(tǒng)部分功能正常與否，包括誤差查詢、實(shí)稱重量查詢、余料卸空和通信檢測(cè)四種。參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容有工作站（即分機(jī)）選擇、物料份數(shù)選擇、各配料稱量目標(biāo)值設(shè)定等。參數(shù)設(shè)定完成后，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)工作模式，主機(jī)與分機(jī)在稱量前和稱量后都需進(jìn)行握手通信，需及時(shí)反應(yīng)數(shù)據(jù)或命令傳輸正確與否。后期工作中需進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)的檢錯(cuò)報(bào)錯(cuò)功能。

3.3.2 主機(jī)程序介紹。主程序中，模式選擇、面板操作和參數(shù)設(shè)置等的控制流程基本都按照?qǐng)D4執(zhí)行，因此這里主要介紹自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的16位I/O口模擬串行通信及系統(tǒng)的操作命令協(xié)議。

根據(jù)RS232的串行通信規(guī)則：

串行通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個(gè)地傳送。如圖5所示，本系統(tǒng)把8位的數(shù)據(jù)幀換成16位的數(shù)據(jù)幀，硬件上則采用AT89S52的兩個(gè)普通I/O口，定時(shí)器中斷和外部中斷。其具體程序流程圖7所示。

根據(jù)本系統(tǒng)實(shí)際情況，數(shù)據(jù)收發(fā)的范圍為0～1000，只占低10位，因此把16位數(shù)據(jù)中的高4位作為數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頭（保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和正確性）或者操作指令。

具體的高4位數(shù)據(jù)定義及其作用如表1所示：

3.3.3 分機(jī)程序介紹。分機(jī)主要功能：（1）與主機(jī)通訊：包括數(shù)據(jù)和命令的收發(fā)；（2）模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示；（3）對(duì)閥口處步進(jìn)電機(jī)的控制，控制喂料的速度。各分機(jī)的工作狀況相同，工作流程如圖4和圖5所示，所不同的是針對(duì)具體的稱重傳感器，需要設(shè)置各自的零點(diǎn)和比率。由于該系統(tǒng)要求的稱量精度不是十分高，因此AD模塊的24位輸出值只取高16位。分機(jī)系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制較為簡(jiǎn)單，其控制程序也不作解釋，這里主要說(shuō)明一下閥口結(jié)合稱量反饋值的閉環(huán)控制提高稱量精度的思路。

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)可知，影響稱量精度的因素主要有：配料的設(shè)定值、黏度、比重、顆粒形狀及其大小，儲(chǔ)料斗中物料的多少，閥口離稱面的高度，一些外界因素如風(fēng)、振動(dòng)等。然而這些因素中，有機(jī)構(gòu)固有的無(wú)法調(diào)節(jié)的因素，有外界客觀存在的無(wú)法避免的因素，因此項(xiàng)目組在調(diào)試過(guò)程中主要通過(guò)當(dāng)前的稱量值控制閥口的大小來(lái)提高精度。閉環(huán)控制的思路如下：（1）判斷目標(biāo)稱量值的大小，若超過(guò)200g，則統(tǒng)一將閥口開(kāi)到一個(gè)較大的位置；（2）當(dāng)稱量的反饋值與目標(biāo)設(shè)定值相差小于200g時(shí)，啟動(dòng)閥口位置自動(dòng)調(diào)節(jié)子程序，將閥口控制到一個(gè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的理想位置，減慢喂料速度。當(dāng)稱量的反饋值與目標(biāo)設(shè)定值相差小于100g時(shí)，再次將閥口調(diào)節(jié)值更小的位置，然喂料速度更??；（3）本系統(tǒng)在實(shí)際操作時(shí)采用細(xì)小的沙子，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為了解決稱量的滯后問(wèn)題，當(dāng)稱量的反饋值與目標(biāo)設(shè)定值相差小于10g時(shí)，提前關(guān)閉閥口。

這一控制過(guò)程下來(lái)，稱量誤差及其置信度如表2所示：

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

（1）本系統(tǒng)的核心處理器為AT89S52，是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，使得系統(tǒng)具有功耗低、成本少、速度高的優(yōu)點(diǎn)；（2）通過(guò)軟件編程，實(shí)現(xiàn)了配料種數(shù)、配料份數(shù)、稱量值的設(shè)定以及數(shù)碼管、LCD液晶顯示器數(shù)據(jù)的顯示；（3）系統(tǒng)在每次稱重能自動(dòng)去皮的同時(shí)采用了閉環(huán)控制給料的控制方法，提高了稱量的準(zhǔn)確度，并具有良好的界面顯示和鍵盤操作人機(jī)接口，能顯示和修改各種參數(shù)，操作方便可靠，可靠的參數(shù)儲(chǔ)存方式使各種參數(shù)既能方便地輸入和顯示，又無(wú)丟失的煩惱；（4）采用自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的16位I/O口模擬串行通信方法解決了芯片串口的限制問(wèn)題；（5）進(jìn)行了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性稱量和系統(tǒng)誤差的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)；（6）本系統(tǒng)也存在一些缺陷不足，比如穩(wěn)定性不夠高、誤差隨機(jī)性大、結(jié)構(gòu)存在不合理性、稱量精度不夠高?？梢?jiàn)，本自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)具有成本低、生產(chǎn)效率高、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。采用本系統(tǒng)進(jìn)行的稱重配料可實(shí)現(xiàn)提高稱量速度的目的，但同時(shí)也存在許多問(wèn)題。通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)提高我們的專業(yè)知識(shí)水平和思維能力有一定的意義，同時(shí)本系統(tǒng)可為其他種類動(dòng)態(tài)電子稱重儀器和配料系統(tǒng)提供參考。

4.2 展望

雖然本自動(dòng)配料稱重系統(tǒng)已經(jīng)可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但由于個(gè)人能力和條件限制，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)還不夠完善。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能、完善系統(tǒng)功能，可主要從硬件和軟件方面入手加以改進(jìn)：（1）通過(guò)更換靈敏度更好的傳感器，采用靈敏度更高的傳感器，減少因反應(yīng)的滯后性帶來(lái)的稱量誤差；（2）改進(jìn)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和裝配，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更合理，具備抗震性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等性能，包括零件的加工、總支架的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、喂料機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，從而減少對(duì)稱重的影響因素，提高精度；（3）由于單片機(jī)在信號(hào)處理方面存在局限性，可以采用數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP與單片機(jī)結(jié)合，從而提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性；（4）可擴(kuò)展接口，增加報(bào)警功能，包括操作錯(cuò)誤報(bào)警、稱量誤差過(guò)大報(bào)警等；（5）可通過(guò)改進(jìn)軟件算法來(lái)加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理，進(jìn)一步消除干擾，提高稱量準(zhǔn)確度。

當(dāng)然，還需要在具體實(shí)際應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以進(jìn)一步完善和改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)中可能存在的缺陷和不足。

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