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電磁振動(dòng)定量給料機(jī)是一種新型給料設(shè)備，用來(lái)把塊狀、顆粒狀及粉狀物料從儲(chǔ)料斗中均勻連續(xù)或定量地給到受料裝置中去。在工業(yè)生產(chǎn)中，定量給料設(shè)備廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、化工、食品等行業(yè)中。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)配料的精度要求越來(lái)越高，因此開(kāi)發(fā)和研制定量給料機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高配料精度和設(shè)備的自動(dòng)化水平，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
工作時(shí)，電磁振動(dòng)給料機(jī)按控制給定量，將貯料斗里的物料送給固體流量計(jì)，流量計(jì)將實(shí)際給料量檢測(cè)出來(lái)，反饋給控制系統(tǒng)。如果實(shí)際值與系統(tǒng)的給定值不相符，調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)給料機(jī)，使給料量達(dá)到系統(tǒng)的值。從溜槽式固體流量計(jì)流出的物料經(jīng)水平振動(dòng)輸送機(jī)，垂直螺旋輸送機(jī)又回到貯料器中，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。如果實(shí)際值與系統(tǒng)的給定值相符，物料就由輸料口輸出。采用控制給料機(jī)的振幅來(lái)達(dá)到定量給料，作為控制對(duì)象的電磁振動(dòng)給料機(jī)的振幅，由晶閘管控制的電壓決定。
主要分為8個(gè)部分對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、程序監(jiān)視器設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)、鍵盤顯示接口設(shè)計(jì)、強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)I/O口設(shè)計(jì)和串行口擴(kuò)展設(shè)計(jì)。
在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源的設(shè)計(jì)是要首先考慮的，為8031供電為直流+5V，ADC574和DAC1210供電需+5V和一組+/-12V電源，控制強(qiáng)電繼電器則需要+12V供電。通過(guò)輸入、降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，輸出所需電壓。
由于單片機(jī)的自身抗干擾能力較差，尤其是在一些條件比較惡劣，噪聲大的場(chǎng)合，常會(huì)出現(xiàn)單片機(jī)因外界干擾而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作，設(shè)置程序監(jiān)視器MAX692是為了有效地抗干擾和保護(hù)數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)可靠工作。
系統(tǒng)采用8031單片機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展一片27256程序存儲(chǔ)器和一片6264數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。選用74LS138譯碼器作為芯片的片選，系統(tǒng)輸入模擬量和輸出模擬量各一路，考慮系統(tǒng)對(duì)精度的要求，分別選用12位的ADC574和12位DAC1210作為系統(tǒng)A/D和D/A的擴(kuò)展，A/D和D/A與CPU之間采用總線隔離技術(shù)，從固體流量計(jì)測(cè)出的流量經(jīng)電阻應(yīng)變式測(cè)力傳感器，轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)ADC574轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)單片機(jī)中PID控制，控制DAC1210的輸出電壓控制晶閘管，再調(diào)節(jié)給料機(jī)的振幅。系統(tǒng)中有2個(gè)垂直螺旋輸送機(jī)的振動(dòng)電機(jī)、2個(gè)水平輸送機(jī)的振動(dòng)電機(jī)和1個(gè)電振機(jī)需要控制啟動(dòng)和停止，單片機(jī)通過(guò)光電隔離將控制信號(hào)傳給這些強(qiáng)電控制設(shè)備。用8155擴(kuò)展8個(gè)鍵盤、8個(gè)七段數(shù)碼管顯示接口。采用PC機(jī)作為上位機(jī)，單片機(jī)作為下位機(jī)的分布式結(jié)構(gòu)，選用MAX485芯片對(duì)8031的串行口進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)叢機(jī)的遠(yuǎn)距離現(xiàn)場(chǎng)控制。
系統(tǒng)控制框圖：反饋量經(jīng)A/D將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后與設(shè)定量作差值運(yùn)算，經(jīng)PID控制器運(yùn)算，輸出結(jié)果經(jīng)D/A變成模擬量，調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。
2.軟件設(shè)計(jì)
將系統(tǒng)程序分為五大主要模塊即主程序模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊、串行口通信模塊、定時(shí)器TO中斷處理模塊和PID控制模塊。
主程序模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。顯示模塊是將片內(nèi)RAM的顯存信息送給8155輸出顯示。鍵盤操作模塊功能是進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、標(biāo)定以及系統(tǒng)啟動(dòng)和停止的控制。串行口通信模塊設(shè)置串行口工作方式為3，實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，由于下位機(jī)的實(shí)時(shí)性較高，因而一般采用串行中斷的方式進(jìn)行通信，定時(shí)器TO中斷處理模塊主要是實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、順序啟動(dòng)設(shè)備、延時(shí)停機(jī)。PID控制模塊是根據(jù)PID控制增量式算法算出△u(n)，再根據(jù)u(n)=u(n-1)+△u(n)算出控制量u(n)，并將其轉(zhuǎn)換成整數(shù)，發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器。
3.總結(jié)
電磁振動(dòng)給料機(jī)由于運(yùn)用了機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理，消耗電能少。采用單片機(jī)控制電磁振動(dòng)給料機(jī)給料均勻，調(diào)節(jié)給料機(jī)的振幅，在額定振幅范圍內(nèi)，通過(guò)輸入自動(dòng)控制信號(hào)可以直接調(diào)節(jié)振幅，可以調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料量。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)節(jié)，工作穩(wěn)定和遠(yuǎn)距離微機(jī)控制等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的集中控制和自動(dòng)控制。(圖/文teeyang.com)