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智能配料稱重儀表設計

發布時間:2019-10-22 08:47:20 |來源:中國知網

     隨著現代建筑業對混凝土質量要求的不斷提高,老式攪拌站已經無法滿足工程要求,所以在國內市場上出現很多混凝土攪拌站生產廠家,攪拌站的種類也各種各樣。在混凝土生產過程中,物料的計量精度是保證混凝土質量的關鍵,在各種計量方式中,采用儀表作為獨立的計量設備是廣為采用的辦法。由于混凝土的生產環境比較惡劣,所以在設計配料儀表時必須針對環境的特殊性,才能使儀表有實用價值。一般情況下(特別是在臨時建立的工地上)供電電源沒有零線,即使有零線,有時也不用,所以本儀表的供電源設計為AC380V。另外,儀表和大功率的動力設備直接使用相同的電源,電源的干擾很大,所以儀表應能有較強的抗干擾能力,同時,為了簡化控制電路,儀表應直接驅動AC380V的交流接觸器。為了提高配料精度,采用高精度的A/D轉換芯片是必須的,本儀表采用AD公司(AnalogDevices)的24bA/D轉換芯片,該芯片轉換速度快,精度高,穩定性好,由于其內部含有可編程的信號放大器,所以可以直接和稱重傳感器連接,簡化外圍電路。

智能稱重配料顯示儀表內部主要包含單片機控制電路、RS-232通信電路、模數轉換電路、輸人輸出電路、電源電路和鍵盤顯示電路等。智能稱重配料儀表以微機作為控制系統的核心,可以保證系統在高效、快速的情況下工作,精度高,穩定性好,由于其內部含有可編程的信號放大器AD7710,所以可以直接和稱重傳感器連接,電路簡單,成本低。目前智能稱重配料儀表在混凝土攪拌站中占有重要作用,應用前景十分廣泛。

 

1智能稱孟配料儀表的功能

1.1稱皿配料儀表的功能

該儀表具有對混凝土進行自動配料的功能。通過程序控制繼電器的相應閥門,使一種物料落人稱重盤,稱重傳感器將相應的壓力信號送至AD7710芯片,經模數轉換后,由8279芯片控制顯示電路顯示相應數值,當該種物料的重量與程序預設的值相符時(要考慮空中落差),開始下一種物料的配比。在配料過程中采用累加計量的方法,當物料配比達到要求后就可以放人攪拌機進行攪拌。該智能稱重配料儀表能實現四種原料的累加計量功能。

1.2主要技術指標

電源:380VAC50Hz,濕度:90%濕度(無凝結),顯示范圍:12b(6b重量,6b配方),工作溫度:一10一40℃,靈敏度:0一30mV,顯示分度:1,2,5,10,20,50,100,200,采樣速度:200次/s,接口:輸人電壓小于2ftV,開關量輸出電流小于500mA,最大量程:60000,傳感器輸出為20mVo

 

2硬件電路設計

以MCS-51單片微型計算機為控制核心,設計一個多功能、多用途的智能稱重配料顯示儀表。AT89C52Flash單片機完成對各部分的實時控制,X5045芯片用于實現對系統電源監視同時提供看門狗定時器功能,其外部復位電路為整個系統提供上電復位操作,通過控制8279的相應引腳,完成鍵盤掃描、信息顯示,同時為了提升系統的存儲空間,擴展了外部RAM和ROM。在電源電路中,根據系統設計需要,將50Hz交流電經變壓器降壓、整流、濾波以及穩壓操作,可提供3路獨立的直流電源,分別作為控制電源、數字電源和傳感器電源(為正負電源),以實現對各電路的驅動。

在模數轉換電路中,由電阻應變式傳感器傳來的信號經AD7710芯片完成模數轉換,在硬件設計過程中要注意該部分使用獨立的十SV電源,相應引腳連接要注意去禍問題。在通信電路中,我們利用MAX232完成單片機與外設的通信連接,該芯片使用單一電源供電,完成RS-232電平的轉換,這是整個通信部分的核心,同時要采用光電隔離裝置實現對干擾信號的隔離。硬件電路設計中利用74HC574和74HC245芯片控制ULN2003和TI,P521完成輸人輸出操作,鍵盤部分采用2x3鍵盤矩陣,顯示部分采用共陽極接法,配合8279實現按鍵功能及信息顯示。

 

3稱孟配料儀表的軟件電路設計

本系統軟件主要完成模數轉換、鍵盤操作、自動配料、LED顯示等功能。系統軟件主要由主程序、鍵盤控制子程序、模數轉換子程序、自動配料子程序、標定(比例關系)子程序(在按鍵分析子程序中)、參數設置子程序(在按鍵分析子程序中)等組成。其中,1號任務MCS-S1系統CPU+RAM+Watchdog+ROM)開關量愉入日繼電器輸出光電隔離光電隔離及驅動系統總線轉換鍵盤及顯示電路。高速光電隔離傳感器接

控制字,3號任務為顯示電壓信號值,4號任務為讀AD7710子程序,5號任務為A/D數值處理,6號任務為按鍵分析子程序。通過軟件設計,可提高配料的精度,實現故障的自動報警、信息的自動保存、多種配料控制方式等功能。

 

4結論

通過對所設計的智能稱重配料顯示儀表進行試驗測試和實際應用分析,得到如下幾點結論:

(1)通過RS-232與PC機之間的通信,構成了可以完成自動配料功能的配料儀表。

(2)采用AD公司的24bA/D轉換芯片,轉換速度快,精度高,穩定性好,由于其內部含有可編程的信號放大器,所以可以直接和稱重傳感器連接,在硬件上簡化了外圍電路。

(3)通過軟件設計,加強了配料精度的控制,實現了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控制方式等功能。

(4)該稱重配料儀表能實現四種原料(根據需要可調節)的累加計量功能。

 

作者:張民、陳德、羅賢東

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