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配料控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求：

配料系統(tǒng)由單片機控制的自動配料,與料斗式干燥機配套的加料稱重。根據(jù)加料工藝要求，其工作原理是：先將真空管關(guān)閉，啟動電機，用低真空氣流將塑料樹脂粒子送入真空管，電機停轉(zhuǎn)，電子秤計量，再將粒子排入料斗，如此循環(huán)。

配料系統(tǒng)可用一個電機控制兩個加料生產(chǎn)線，由方向閥切換。兩個生產(chǎn)線既可單獨運行，也可同時運行。假如兩者同時運行，當一生產(chǎn)線輸送結(jié)束后，判斷到另一個生產(chǎn)線排料已經(jīng)結(jié)束，那么，電機不停轉(zhuǎn)而方向閥換向，從而為另一個生產(chǎn)線送料。也可以控制電機的頻率，從而實現(xiàn)供料自動化。

配料系統(tǒng)單片機89C51和擴展電路組成，單片機控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機等執(zhí)行機構(gòu)的運動?？梢愿鶕?jù)送料工藝的需要，設(shè)置兩條生產(chǎn)線的輸送、排料、滿料、空料等參數(shù)值，也可裝載系統(tǒng)前次工藝參數(shù)值。

配料系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：

（1）用一臺電機控制兩條生產(chǎn)線

（2）配料系統(tǒng)要能檢測到滿料狀態(tài)，并顯示出輸送、排料、滿料時間

（3）時間誤差：0.1秒

（4）配料系統(tǒng)具有抗干擾能力

二、總體設(shè)計

配料系統(tǒng)芯片采用AT89C51，硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲器擴展電路，以及看門狗MAX813L等組成。

三、分類介紹

1.單片機的選擇

20世紀80年代以來，單片機的發(fā)展非常迅速，定量液體灌裝機就通用單片機而言，世界上一些的計算機廠家已投放市場的產(chǎn)品就有50多個系列，數(shù)百個品種。目前世界上較為的蓄電池叉車8位單片機的生產(chǎn)廠家和主要機型如下：

配料系統(tǒng)稱重儀表內(nèi)部包括一個8位CPU、128個字節(jié)RAM，21個特殊功能寄存器（SFR）、4個8位并行I/O口、1個全雙工串行口、2個16位定時器/計數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需外擴EPROM芯片。內(nèi)集成有4K ROM，作為程序存儲器，是一個程序不超過4K字節(jié)的小系統(tǒng)。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，液體灌裝設(shè)備出廠的8051都是含有特殊用途的單片機。所以8051適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機產(chǎn)品中。

AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位處理器（CPU）和Flash存儲單元。功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。此設(shè)計就采用AT89C51。

2.物位傳感器/稱重模塊的選擇

配料系統(tǒng)物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器/稱重模塊或變送器。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計量的參數(shù)，配料系統(tǒng)也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監(jiān)視和自動控制更是至關(guān)重要。

物位測量可用于計算物料儲量。對于粉粒體，必須考慮到顆粒間有空隙，計量罐應(yīng)區(qū)分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密度，如果乘以重力加速度g，就成為重力密度r，簡稱為重度。容重是包含空隙在內(nèi)的每單位體積的重量v，也就是視在重度或宏觀重度，它總要比顆粒物質(zhì)本身的重度小，其差額決定于空隙率。而空隙率又取決與許多因素。例如顆粒形狀、尺寸的一致程度、是否受外力壓實、是否經(jīng)受過振動、有無黏結(jié)性等，所以粉粒體物料的體積儲量和質(zhì)量儲量之間不易精確換算，這是需要注意的。

阻力式料位稱重模塊是指物料對機械運動所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動性差，對運動物體有明顯的阻力，利用這一特點可構(gòu)成各種料位傳感器。

音叉法：根據(jù)物料對振動中的音叉有無阻力探知料位是否到達或超過某高度，并發(fā)出通斷信號，這種原理不需要大幅度的機械運動，驅(qū)動功率小，機械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。

音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周圍空氣對振動的阻尼微弱，金屬內(nèi)部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅(qū)動功率就能維持較強的振動。當粉粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。

配料系統(tǒng)為了給音叉提供交變的驅(qū)動力，利用放大電路對壓電元件施加交變電場，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應(yīng)檢測振動，它把振動力 為微弱的交變電信號。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。經(jīng)過移相，施加到驅(qū)動元件上去，構(gòu)成閉環(huán)振蕩器。在這個閉環(huán)中，既有機械能也有電能，叉體是其中的一個環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會停振。只要在放大電路的輸出端接以適當?shù)钠骷?，不難得到開關(guān)信號。

配料系統(tǒng)為了保護壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅(qū)動和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過金屬膜片傳遞振動。如果在反應(yīng)罐的上下方都裝叉體，可以實現(xiàn)自動進料或自動出料的邏輯控制，或者把料位越限信號遠傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進出料設(shè)備啟停。

配料系統(tǒng)并且叉體的制造和裝配良好時，音叉也可用于液體測量和控制。在測量時不需要大幅度的機械運動，驅(qū)動功率小，機械結(jié)構(gòu)簡單、靈敏而可靠。此設(shè)計選擇音叉法阻力式料位傳感器。

3.存儲器擴展電路的選擇

稱重儀表2864A是一種并行EEPROM，稱重儀表的特點同上，但每頁有16字節(jié)，2864A與8051單片機的接口電路如下圖所示,2864A的片選端與高地址線P2．7連接，P2．7=0才能選中2864A，這種線選法決定了2864A對應(yīng)多組地址空間，即0000H~1FFFH,2000H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這8K字節(jié)存儲器可作為數(shù)據(jù)存儲器使用,但掉電后數(shù)據(jù)不丟失。

2864A的四種工作方式：

（1）維持方式：稱重儀表當為高電平時，2864A進入低功耗維持狀態(tài)。此時，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從140mA下降至維持電流60mA。

（2）讀方式：稱重儀表當和均為低電平而為高電平時，內(nèi)部的數(shù)據(jù)緩沖器被打開，數(shù)據(jù)送上總線，此時，可進行讀操作。

（3）寫方式：稱重控制儀表2864A提供了兩種數(shù)據(jù)寫入方式：頁寫入和字節(jié)寫入。

頁寫入：為了提高寫入速度，2864A片內(nèi)設(shè)置了16字節(jié)的“頁緩沖器”，并將整個存儲器陣列劃分成512頁，每頁16個字節(jié)。頁的區(qū)分可由地址的高9位（A4~A12）來確定，地址線的低四位(A0~A3)用以選擇頁緩沖器中的16個地址單元之一。對2864A的寫操作可分為兩步來實現(xiàn)：步，在軟件控制下把數(shù)據(jù)寫入頁緩沖器，這部稱為頁裝載，與一般的靜態(tài)RAM寫操作是一樣的。第二步，在個字節(jié)（即第16個字節(jié)）寫入到頁緩沖器后20ns自動開始，把頁緩沖器的內(nèi)容寫到EEPROM陣列中對應(yīng)的地址單元中，這一步成為頁存儲。

稱重顯示器編寫方式時，為低電平，在下降沿，地址碼A0~A12被片內(nèi)鎖存器鎖存，稱重顯示器在上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存片內(nèi)還有一個字節(jié)裝載定時器，只要時間未到，數(shù)據(jù)可以隨機地寫入頁緩沖器。在連續(xù)向頁緩沖器寫入數(shù)據(jù)的過程中，不用擔心定時器會溢出，因為每當下降沿時，定時器自動被復位并重新啟動計時。定時器要求寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作時間須滿足；3μS<<20μS，稱重顯示器這樣是正確完成對稱重顯示器2864A頁面寫入操作的關(guān)鍵。稱重顯示器當一頁裝載完畢，不再有信號時，定時器將溢出，于是頁存儲操作隨即自動開始。首先把選中頁的內(nèi)容擦除，然后寫入的數(shù)據(jù)由頁緩沖器傳遞到EEPROM陣列中。

字節(jié)寫入：字節(jié)寫入的過程與頁寫入的過程類似，不同之處在于僅寫入一個字節(jié)，定時器就溢出。

（4）數(shù)據(jù)查詢方式：稱重控制器數(shù)據(jù)查詢是指用軟件來檢測寫操作中的頁存儲周期是否完成。

在頁存儲期間，如對2864A執(zhí)行讀操作，那么讀出的是最后寫入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的位是原來寫入字節(jié)位的反碼。據(jù)此，CPU可判斷芯片的編程是否結(jié)束。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU可繼續(xù)向2864A裝載下一頁數(shù)據(jù)。并且編程起來比較簡單，所以此設(shè)計采用此方案。

4．LED顯示電路選擇

LED是由N個LED顯示塊拼接成N位LED顯示器。N個LED顯示塊有N跟位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。