本文介紹了基於87C520CPU為核心的動態稱重皮帶秤儀表SA201H。以及該表的功能和設計原理。
隨著高爐強化冶煉和噴煤粉量的提高，煉鐵對質料的要求越來越高。在球團生產工藝進程中，須要將鐵料、燃料、熔劑、返礦等幾種質料按肯定比例配成殽雜料，配比的精確性以及配料體係的可靠性將直接影響燒結礦、球團礦質量和經濟效益。在鋼廠球團多套自動配料體係中，議決以單個87C520CPU為核心的動態稱重儀表所組成的一個個體係為子控製體係，將現場的重量信號收羅和處理懲罰處罰，交由上位高級機處理懲罰處罰，並由單個87C520CPU為核心的動態稱重儀表完成信號處理懲罰處罰和發出控製指令，成了穩固可靠，先輩成熟、輕便實用的燒結自動配料係列產品。本文所介紹的便是鋼廠球團配料計量中采取的最新技能研製和生產的高精度、高可靠性的新一代皮帶秤儀表SA201H。該儀表可與種種差異規格的皮帶秤秤架組合利用，對種種散狀質料舉行連續計量和定量配料的實時控製。該儀表采取87C520CPU和24位A/D轉換器，其智能化的PID電流輸出可以議決調速器或變頻器對種種滑差電機以及互換電機舉行調速控製，以順應於圓盤給料機、電振器、螺旋給料機等給料配置以及直接拖料等定量給料要領的控製須要。
1 工作原理
SA201H皮帶稱儀表的工作原理圖如圖1所示。圖1 SA201H皮帶稱儀表的工作原理圖
由力傳感器檢測到物料的重量轉變成毫伏級電壓信號，經過運算放大器處理放大後，A/D轉換單元進行轉換。轉換結果由SA201H中的CPU按一定的數學模型進行實時運算和補償，得到瞬時K8凯发登录入口和累計重量。計算結果可以通過LCD顯示，也可通過外圍電路以標準信號的方式輸出。SA201H儀表還可以通過RS485接口與計算機之間進行通訊，從而實現計算機管理和網絡控製係統。
係統采用220VAC供電，並輸出給傳感器高精度的可調直流穩壓電源，電源的電壓大小根據現場傳感器和儀表間的距離來調整。
2 SA201H儀表主要技術指標
儀表稱重線性度：0.02%F?S；
稱重輸入靈敏度：0.15μV/d；
儀表與稱重傳感器距離：≤1500 m；
皮帶秤動態計量準確度：±0.25%，±0.5%，±1.0%，（20~100%額定K8凯发登录入口）；
皮帶秤動態配料準確度：±0.5%，±1.0%，±2.0%，（20~100%額定K8凯发登录入口）；
儀表工作溫度：-10℃~+40℃。
3 係統構成
3.1 單片機係統
係統控製器選用INTEL公司生產的MCS-51係列單片機87C520，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術製造的高性能8位單片機，屬於標準的MCS-51的HCMOS產品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，標準MCS-51單片機體係結構和指令係統。
87C520內置8位中央處理單元、256字節內部數據存儲器RAM、32k片內程序存儲器（EPROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鍾振蕩電路。
此外，87C520還可工作於低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU，而RAM定時器、串行口和中斷係統維持其功能。掉電模式下，保存RAM數據，時鍾振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。
3.2 A/D轉換係統
該係統采用ADS1212作為模/數轉換器，它是一個具有高精度、寬動態特性的Δ－Σ型A/D芯片。1）ADS1212特點
(1)Δ－Σ型A/D轉換器。
(2) 采樣數據輸出速率在10Hz時有效分辨率時可達到20位，采樣數據輸出速率在1000Hz時有效分辨率可達16位。
(3) 最低功耗為1.4mW。
 (4) 差分輸入。
 (5) 具有可編程的增益放大器。
(6) SPI兼容SSI接口。
(7) 可編程設置采樣速率。
(8) 可使用內部或外部的參考電壓。
(9) 具有芯片自校準功能。
2）主要性能
可編程增益放大器的增益(G)可設為1、2、4、8、16，而加速因子(TMR)也可設為1、2、4、8、16，它們之間的關係為乘積應≤16。采樣精度同增益和加速因子的設置都有關係，這裏需要指出的是，不能同時追求采樣速度和采樣精度，隻有選取合適的速度和精度才能最大限度的發揮該芯片的優勢。3）主要功能寄存器
ADS1212內部有5種功能寄存器。其中指令寄存器(INSR)和命令寄存器(CMR)用於控製轉換器的操作。數據輸出寄存器(DOR)用於存放最新的轉換結果。零點校準寄存器(OCR)和滿量程寄存器(FCR)用於對轉換結果進行校準。
3.3 LCD顯示及驅動係統
本係統采用串行接口8位LED數碼管及64鍵鍵盤智能控製芯片HD7279A。
HD7279A是一片具有串行接口的，可同時驅動8位共陰式數碼管（或64隻獨立LED）的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。HD7279A內部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進製碼，並同時具有2種譯碼方式，此外，還具有多種控製指令，如消隱、左移、右移、段尋址等。HD7279A具有片選信號功能，可方便地實現多於8位的顯示或多於64鍵的鍵盤接口。
4 按鍵電路
利用一鍵多用、雙鍵服用技術、依靠有限的按鍵，結合LCD顯示，可以完成用戶參數、廠家參數設置。實時顯示瞬時重量，瞬時K8凯发登录入口，控製狀態，並能利用按鍵切換顯示累計量、機號—波特率、零點值，滿載率，配比號，配料設定值；傳感器所受載荷等參數的顯示。
5 軟件設計
5.1 模塊初始化
當儀表通電後，係統需對時鍾源、輸入輸出端口、定時器、通訊模塊、A/D轉換器的寄存器進行初始化；對ROM和EEROM進行初始化。
5.2 按鍵和顯示模塊
顯示模塊包括正常情況下的顯示子程序和配合按鍵功能的顯示子程序，後者作為按鍵子程序一道作為中斷服務子程序，編製設定參數菜單程序。5.3 信號采集、K8凯发登录入口及控製計算
87C520CPU按一定的時間進行采樣，同時打開運算放大器，ADS1212轉換器得到的是經過運算放大器放大的數字量。
動態稱重的計算模型比較複雜，其基本表達式分別為：
Qn=(P1+p2+……+pn)A*C
式中:
pi——第I皮帶上物料重量，單位為Kg；
A——校量係數；
C——斜率係數。
5.4 通訊模塊
定義串口之間的通訊接口協議，通訊子程序作為中斷服務子程序響應串口的中斷請求。
6 應用
SA201H儀表的應用主要在以下幾個方麵
1）稱重顯示儀表
2）智能儀表
可以作為單個的智能儀表。作為單個的智能稱重和分析控製單元工作，也可作為PLC及其它高級控製係統的下位機來組成係統，信號方麵，可輸出0-10V、4-20MA控製信號，也可以作為智能顯示儀表7 結束語
本文介紹了SA201H稱重儀表的功能和設計原理。實踐證明，該儀表在鋼廠球團的使用中取得了很好的效果，具有使用方便，性能穩定可靠等特點，值得在鋼廠、礦山，碼頭等需要進行動態稱重的領域推廣使用。

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