1　工作原理
在化工、水泥生產、糧食、飼料加工過程中,都需對成品進行定量包裝。傳統的計量方式是采用人工裝包或使用杠杆式機械包裝秤。但無論采用哪種方法都難以達到計量精度,產品質量不穩定。全自動包裝計量裝置是采用現代傳感技術和單片機應用技術相結合的產物。
全自動包裝計量裝置,主要由機械執行機構和電腦控製器兩大部分組成,其中執行機構由存料鬥,氣缸控製或電動控製進料裝置和夾袋機構及各種位置開關等構成。而電腦控製器由MCS—51係列單片微型計算機配以高精度稱重傳感器、儀表放大器和12位逐次逼近式A/D轉換器以及光電隔離輸入、輸出、LED顯示、鍵盤輸入和數據存貯器等組成。
該裝置的運動原理是:當操作者在夾袋機構上套有包裝袋後,包裝計量裝置自動采集皮重,並通過電磁閥控製氣缸運動,打開下料門開始下料,當下料到預先設定的重量時,下料門關閉一部分,使下料速度減慢,爾後,料下到另一規定重量時又使門關小一部分。使用最慢的速度繼續下料,在袋中料達到規定重量時立刻關閉下料門,停止下料,自動卸袋,並等待下一包的稱重。
整個過程均由控製器自動完成,而重量的變化是由兩隻應變式稱重傳感器來感知,通過儀表放大後經A/D轉換後送單片機來處理的。在該全自動包裝計量裝置的研製中,首次采用平插門、單氣缸和通用型電磁閥新型結構控製多種下料速度。
2　控製器硬件組成
控製器硬件主要由CPU部分、鍵盤顯示部分、A/D轉換部分、I/O部分、放大部分、通訊部分、數據存貯部分和電源部分等八大部分組成。
CPU部分采用AT89C51配以6M晶振構成,其中P0口作總線用,P1口作輸入、輸出用,P3口作普通I/O特殊功能用,為節省I/O口,P2口沒有作高8位地址,隻用2位作為片選信號,其餘6位用作I/O。鍵盤顯示部分是以專用鍵盤顯示電路Intell8279為核心,配有20隻鍵的觸摸鍵盤和10位LED顯示的鍵盤顯示係統,其中4位顯示稱重量,6位顯示累計包數和累計重量,段驅動僅用一片驅動器74LS240,位驅動也僅一片BCD碼譯碼驅動器74LS145構成最簡係統。A/D轉換采用逐次逼近A/D轉換器AD574KD,它具有12位並行輸出功能,最小轉換時間為25μs。係統共有4位帶光電隔離輸入和3位帶光電隔離固態繼電器輸出,9位發光二極管輸出顯示。放大部分使用儀表放大器AD524和部分調理電路組成。該係統利用AT89C51提供的串行通訊功能位RXD和TXD兩位特殊功能位,輔以2路光電隔離電路進行電平變換構成完整可靠的RS232通訊接口。使用SN75LBC184構成RS—485通訊接口,兩種接口可任選其一,轉換方便。該係統的部分數據和部分參數是需長期保存,因此采用一片DS1220非易失數據存貯器,該存貯容量為2K字節,它具有讀寫速度快、保存時間長(10年)等特點,主要用於存貯臨時數據和長期保存數據及一些設定參數。係統共提供+5V、±15V和+10V四種電源。
3　軟件係統組成
由於該係統采用AT89C51單片機作為控製器的CPU,因此該軟件采用MCS—51匯編語言編程。程序采用模塊化結構,各模塊之間可互相調用,對於通用處理程序使用小塊子程序,便於各功能塊的配合和調用。其基本模塊為:初始化模塊、參數輸入模塊(鍵盤輸入)、稱重模塊、數據采集模塊、數據轉換模塊、顯示模塊、累計模塊、清零模塊、通訊模塊等。各模塊之間采用子程序調用或中斷調用等辦法來協調。總之,係統工作時,由係統總控程序管理,稱重程序完成采皮重、夾袋、稱重、卸料的全過程。由於該係統的特殊性,鍵盤輸入、各開關量的輸入均采用查詢方式,但通訊是采用串行口中斷方式,這樣能保證從機可隨機接受主機的各種命令,達到清零、傳遞數據的目的。利用RS232和RS485共用一通用程序,很容易使不同用戶使用不同通訊口構成多機通訊管理係統。在計量裝置開門,停止下料後,落於料鬥的“殘餘料重”稱為“落差”,由於下料速度及成品倉倉壓是不均勻的,故“殘餘料重”也是不同的,故要進行所謂的“落差修正”,在該係統中,采用的是人工預定和自尋優修正相結合的辦法。

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