曹曉華河北聯(lián)合大學電氣工程學院

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新型水泥包裝機的開發(fā)與設計

曹曉華
河北聯(lián)合大學電氣工程學院

摘要：介紹一種新型智能計數(shù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是為水泥包裝車間皮帶機和裝車皮帶機設計的，能夠?qū)Υb水泥進行精確計數(shù)，能夠加強其與客戶的互動能力和安全措施，具有計數(shù)準確、識別連包、操作簡便、運行可靠等特點。包裝機采用單片機計量與控制，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量。智能稱重控制系統(tǒng)集邏輯控制與計量控制功能為一體，提高了AD轉換精度及顯示精度，增加了邏輯動作指示，改進了人機界面，操作和維修更方便。

關鍵字：單片機 計數(shù)器 M1卡 AT89C52

傳統(tǒng)的水泥包裝機計數(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；對計數(shù)器的預置數(shù)設定較隨意，對操作人員無約束，缺乏必要的安全措施。本設計的主體思路就是在能夠?qū)Υb水泥進行精確計數(shù)的同時加強其與客戶的互動能力和安全措施。

1　總體設計

計數(shù)系統(tǒng)分為兩部分：計數(shù)器主體和計數(shù)器充值機。兩者可以配合使用也可以單獨使用計數(shù)器主體，配合使用時采用Ml卡作為數(shù)據(jù)載體。計數(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。而軟件設計同樣采用模塊化的構筑方式。

計數(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；而充值機使用RS232接口芯片MAX232即可滿足通信需求。計數(shù)系統(tǒng)工作方式有兩種：計數(shù)器主體單獨使用，通過鍵盤進行預置數(shù)值；主體與充值機配合使用，加強管理安全度和客戶交互性。計數(shù)器采用AT89C2單片機，完全兼容行業(yè)標準80C51和80C52指令系統(tǒng)和引腳；光電開關為歐姆龍集團出品的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；計數(shù)器主體采用MAXl480通訊芯片，充值機采用MAX232通訊芯片。

電路板設計以模塊形式劃分可劃分為六部分：基礎模塊、計數(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數(shù)與皮帶控制模塊和通信模塊的設計。

2　計數(shù)與皮帶控制模塊的設計

計數(shù)與皮帶控制模塊如圖2所示。光電開關信號和皮帶運行狀態(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。因為HC（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口的輸入端因為P2口內(nèi)部有上拉電阻，所以不需要。

在設計電路板時，外界信號輸入電路部分一共有四個對應的輸入輸出，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)。在本計數(shù)器的設計中，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，以滿足傳送帶電機的要求。

3　通訊模塊的設計

在某些工業(yè)控制領域，由于現(xiàn)場情況十分復雜，各個網(wǎng)絡節(jié)點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，嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。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。而充值機并非現(xiàn)場設備，因此采用MAX232芯片即可解決通訊問題。

4　軟件設計

本系統(tǒng)軟件采用模塊化結構，即計數(shù)器主體程序和充值機程序，有利于兩者間很多相同程序模塊設計工作的簡化。計數(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數(shù)任務，通過以上各模塊，計數(shù)器可以通過計算過袋時間和標準時間對比來準確計數(shù)并識別連包情況。

5　結論

計數(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對袋裝水泥進行計數(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，延長維護周期。仿真結果進行了詳細的比較分析，分析結果表明，計算機仿真軟件能夠清楚和直接地反映電路的實際特性，為三相半波可控整流電路的實際應用奠定了基礎。

參考文獻

［1］馬壯．基于MCGS與S7—200PLC水泥包裝機控制系統(tǒng)［J］，機床與液壓，2013（6）：87—90．

［2］黃金，白雪．提高BX．—8J）（水泥包裝機袋重合格率［J］中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012（4）：251．

［3］周長會，等．BGY型水泥包裝機的改進［J］．粉煤灰，2006（1）：29—30．