新型水泥包裝機的開發與設計

曹曉華河北聯合大學電氣工程學院

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新型水泥包裝機的開發與設計

曹曉華
河北聯合大學電氣工程學院

摘要：介紹一種新型智能計數系統，該系統是為水泥包裝車間皮帶機和裝車皮帶機設計的，能夠對袋裝水泥進行精確計數，能夠加強其與客戶的互動能力和安全措施，具有計數準確、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 計數器 M1卡 AT89C52

傳統的水泥包裝機計數系統對產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；對計數器的預置數設定較隨意，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對袋裝水泥進行精確計數的同時加強其與客戶的互動能力和安全措施。

1　總體設計

計數系統分為兩部分：計數器主體和計數器充值機。兩者可以配合使用也可以單獨使用計數器主體，配合使用時采用Ml卡作為數據載體。計數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，方便產品局部升級。而軟件設計同樣采用模塊化的構筑方式。

計數器主體采用RS485接口二次封裝芯片MAXl480B，可有效減少工業現場的電磁干擾；而充值機使用RS232接口芯片MAX232即可滿足通信需求。計數系統工作方式有兩種：計數器主體單獨使用，通過鍵盤進行預置數值；主體與充值機配合使用，加強管理安全度和客戶交互性。計數器采用AT89C2單片機，完全兼容行業標準80C51和80C52指令系統和引腳；光電開關為歐姆龍集團出品的E3JM—DS70M4，穩定易用精度高；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碼管；計數器主體采用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與皮帶控制模塊和通信模塊的設計。

2　計數與皮帶控制模塊的設計

計數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信號分別通過光耦521—1光電隔離輸入，再經反相器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。在本計數器的設計中，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

在某些工業控制領域，由于現場情況十分復雜，各個網絡節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，或者數據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

本系統軟件采用模塊化結構，即計數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。計數模塊分別調用皮帶維持模塊、皮帶控制和皮帶慣性停止模塊來完成對袋裝水泥的計數任務，通過以上各模塊，計數器可以通過計算過袋時間和標準時間對比來準確計數并識別連包情況。

5　結論

計數器主體箱體安裝在現場傳送帶上，具有傳送帶起停控制。其通過外接漫反射光電開關對袋裝水泥進行計數。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

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