曹曉華河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院

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新型水泥包裝機(jī)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

曹曉華
河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院

摘要：介紹一種新型智能計(jì)數(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是為水泥包裝車間皮帶機(jī)和裝車皮帶機(jī)設(shè)計(jì)的，能夠?qū)Υb水泥進(jìn)行精確計(jì)數(shù)，能夠加強(qiáng)其與客戶的互動能力和安全措施，具有計(jì)數(shù)準(zhǔn)確、識別連包、操作簡便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。包裝機(jī)采用單片機(jī)計(jì)量與控制，電路簡單，控制方式靈活，也可用于其他粉狀物料的包裝和計(jì)量。智能稱重控制系統(tǒng)集邏輯控制與計(jì)量控制功能為一體，提高了AD轉(zhuǎn)換精度及顯示精度，增加了邏輯動作指示，改進(jìn)了人機(jī)界面，操作和維修更方便。

關(guān)鍵字：單片機(jī) 計(jì)數(shù)器 M1卡 AT89C52

傳統(tǒng)的水泥包裝機(jī)計(jì)數(shù)系統(tǒng)對產(chǎn)品傳輸過程中的傳送帶故障急停后重啟、起停時的慣性等情況無法處理，造成較大的計(jì)數(shù)誤差；并且與客戶的互動能力有限，無法作為一個銷售終端來看待；對計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)設(shè)定較隨意，對操作人員無約束，缺乏必要的安全措施。本設(shè)計(jì)的主體思路就是在能夠?qū)Υb水泥進(jìn)行精確計(jì)數(shù)的同時加強(qiáng)其與客戶的互動能力和安全措施。

1　總體設(shè)計(jì)

計(jì)數(shù)系統(tǒng)分為兩部分：計(jì)數(shù)器主體和計(jì)數(shù)器充值機(jī)。兩者可以配合使用也可以單獨(dú)使用計(jì)數(shù)器主體，配合使用時采用Ml卡作為數(shù)據(jù)載體。計(jì)數(shù)器主體的電路板分為主板塊、鍵盤顯示板塊、IC卡板塊和通訊板塊，方便產(chǎn)品局部升級。而軟件設(shè)計(jì)同樣采用模塊化的構(gòu)筑方式。

計(jì)數(shù)器主體采用RS485接口二次封裝芯片MAXl480B，可有效減少工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾；而充值機(jī)使用RS232接口芯片MAX232即可滿足通信需求。計(jì)數(shù)系統(tǒng)工作方式有兩種：計(jì)數(shù)器主體單獨(dú)使用，通過鍵盤進(jìn)行預(yù)置數(shù)值；主體與充值機(jī)配合使用，加強(qiáng)管理安全度和客戶交互性。計(jì)數(shù)器采用AT89C2單片機(jī)，完全兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)80C51和80C52指令系統(tǒng)和引腳；光電開關(guān)為歐姆龍集團(tuán)出品的E3JM—DS70M4，穩(wěn)定易用精度高；IC卡讀寫模塊采用北京園志科信公司的M104A；鍵盤顯示芯片采用BC7281B，擁有多種工作方式，適用于任何尺寸的數(shù)碼管；計(jì)數(shù)器主體采用MAXl480通訊芯片，充值機(jī)采用MAX232通訊芯片。

電路板設(shè)計(jì)以模塊形式劃分可劃分為六部分：基礎(chǔ)模塊、計(jì)數(shù)與皮帶控制模塊、鍵盤與顯示模塊、IC卡讀寫模塊、通信模塊和電源模塊。限于篇幅本文只介紹計(jì)數(shù)與皮帶控制模塊和通信模塊的設(shè)計(jì)。

2　計(jì)數(shù)與皮帶控制模塊的設(shè)計(jì)

計(jì)數(shù)與皮帶控制模塊如圖2所示。光電開關(guān)信號和皮帶運(yùn)行狀態(tài)信號分別通過光耦521—1光電隔離輸入，再經(jīng)反相器74HCl4輸入到P2．0和P2．1引腳。因?yàn)镠C（高速COMS）類型的元件要求有上拉或下拉電阻確定輸入端無效時的電平，因此74HCl4輸入端加上100kQ上拉電阻，而接芯片P2．5口的輸入端因?yàn)镻2口內(nèi)部有上拉電阻，所以不需要。

在設(shè)計(jì)電路板時，外界信號輸入電路部分一共有四個對應(yīng)的輸入輸出，方便日后電路板升級改造；而皮帶控制輸出電路部分一共有兩套，其中一個為熱備用狀態(tài)。在本計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)中，采用兩級繼電器，其中G5V_2一H1為一級繼電器，而二級繼電器在板外接線部分，以滿足傳送帶電機(jī)的要求。

3　通訊模塊的設(shè)計(jì)

在某些工業(yè)控制領(lǐng)域，由于現(xiàn)場情況十分復(fù)雜，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓，雖然RS一485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過Rs一485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于一7V時，接收器就再也無法正常工作了，嚴(yán)重時甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。如圖3所示，解決此類問題可通過使用

帶隔離的DC—DC模塊電源和RS485芯片構(gòu)筑電路，或者數(shù)據(jù)通訊接口器件采用二次集成芯片，如MAXl480芯片。而充值機(jī)并非現(xiàn)場設(shè)備，因此采用MAX232芯片即可解決通訊問題。

4　軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，即計(jì)數(shù)器主體程序和充值機(jī)程序，有利于兩者間很多相同程序模塊設(shè)計(jì)工作的簡化。計(jì)數(shù)模塊分別調(diào)用皮帶維持模塊、皮帶控制和皮帶慣性停止模塊來完成對袋裝水泥的計(jì)數(shù)任務(wù)，通過以上各模塊，計(jì)數(shù)器可以通過計(jì)算過袋時間和標(biāo)準(zhǔn)時間對比來準(zhǔn)確計(jì)數(shù)并識別連包情況。

5　結(jié)論

計(jì)數(shù)器主體箱體安裝在現(xiàn)場傳送帶上，具有傳送帶起?？刂?。其通過外接漫反射光電開關(guān)對袋裝水泥進(jìn)行計(jì)數(shù)。選用漫反射式并將漫反射測頭朝下，可有效減小飛灰影響，延長維護(hù)周期。仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析，分析結(jié)果表明，計(jì)算機(jī)仿真軟件能夠清楚和直接地反映電路的實(shí)際特性，為三相半波可控整流電路的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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