論述自動(dòng)加料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳德良

（黔東南技師學(xué)院，貴州 黔東南 556000）

一、自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求

在設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，可用一個(gè)電機(jī)控制兩個(gè)加料生產(chǎn)線，由方向閥切換。兩個(gè)生產(chǎn)線既可單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。假如兩者同時(shí)運(yùn)行，當(dāng)一生產(chǎn)線輸送結(jié)束后，判斷到另一個(gè)生產(chǎn)線排料已經(jīng)結(jié)束，那么，電機(jī)不停轉(zhuǎn)而方向閥換向，從而為另一個(gè)生產(chǎn)線送料。這樣可以發(fā)揮控制系統(tǒng)和電機(jī)的效率，從而實(shí)現(xiàn)供料自動(dòng)化。

控制系統(tǒng)的控制器有單片機(jī)89C51和擴(kuò)展電路組成，單片機(jī)控制繼電器，繼電器控制交流接觸器，又由接觸器控制電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。本控制系統(tǒng)可以根據(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。

二、技術(shù)參數(shù)

（一）用一臺(tái)電機(jī)控制兩條生產(chǎn)線

（二）要能檢測(cè)到滿料狀態(tài)，并顯示出輸送、排料、滿料時(shí)間

（三）時(shí)間誤差：0.1秒

（四）具有抗干擾能力

三、單片機(jī)的選擇

美國(guó)Intel公司：MCS—51系列及其增強(qiáng)型系列

美國(guó)Motorola公司：6801系列和6805系列

美國(guó)Atmel公司：89C51等單片機(jī)

四、物位傳感器的選擇

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、界位傳感器或變送器。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計(jì)量的參數(shù)，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(qiáng)腐蝕性或易燃易爆物料，對(duì)于物位的監(jiān)視和自動(dòng)控制更是至關(guān)重要。

五、電容式物位傳感器

根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)可將容式物位傳感器分為三中：（1）適用與導(dǎo)電容器中的絕緣性物料，且容器為立式圓筒形，器壁為一極，沿軸線插入金屬棒為另一極，其間構(gòu)成的電容C與物位成比例。（2）適用與非金屬容器，或雖為金屬容器但非立式圓筒形，物料為絕緣性的。這時(shí)在棒壯電極周圍用絕緣支架套裝金屬筒，筒上下開口，或整體上均勻分布多個(gè)孔，使內(nèi)外物位相同。中央圓棒和與之同軸的套筒構(gòu)成兩個(gè)電極，其間電容和容器形狀無(wú)關(guān)，只取決于物位。（3）用于導(dǎo)電性物料，起外形和（1）一樣，但中央圓棒電極上包有絕緣材料，電容是由絕緣材料的介電常數(shù)和物位決定的，與物料的介電常數(shù)無(wú)關(guān)，導(dǎo)電物料使筒壁與中央電極間的距離縮短為絕緣層的厚度，物位升降相當(dāng)于電極面積改變。

六、阻力式料位傳感器

阻力式料位傳感器是指物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)性差，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有明顯的阻力，利用這一特點(diǎn)可構(gòu)成各種料位傳感器。

七、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

主電路采用AT89C51，由于AT89C51內(nèi)含4KB容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要外擴(kuò)ROM。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(chǔ)器擴(kuò)展電路，以及看門狗MAX813L等組成。

八、主機(jī)電路核心器件介紹

（一）AT89C51主要性能參數(shù)

.與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容

.4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器

.1000次擦寫周期

.全靜態(tài)操作：0Hz---24MHz

.三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器

.128×8字節(jié)內(nèi)部RAM

.32個(gè)可編程I/O 口線

.2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

.6個(gè)中斷源

.可編程串行UART通道

九、顯示電路

在自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)中運(yùn)行是要顯示輸送、排料、滿料、空料時(shí)間，有時(shí)間切換鍵和標(biāo)志哪條生產(chǎn)線的發(fā)光二極管表示，顯示的位數(shù)少，所以就采用靜態(tài)顯示的方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個(gè)LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。若用I/O接口，則要占用4個(gè)8位I/O口，若用鎖存器接口，則要用4片74LS373芯片。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式便無(wú)法適應(yīng)。

在設(shè)計(jì)中，LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動(dòng)器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管。

(一)LED接口電路

LED顯示電路采用74LS377驅(qū)動(dòng)器和MC14511B譯碼器控制LED數(shù)碼管。兩個(gè)LED顯示一條生產(chǎn)線一個(gè)工作過程的秒數(shù)。兩片MC14511B把P0口的高四位和低四位譯碼成十進(jìn)制控制LED顯示。

（二）繼電器控制電路

自動(dòng)加料機(jī)是把塑料粒子送到一個(gè)真空管，在輸送時(shí)真空管關(guān)閉合，排料時(shí)真空管需要打開，將粒子送到排料漏斗。本設(shè)計(jì)共需2個(gè)繼電器控制交流接觸器，一個(gè)接帶動(dòng)生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)。另一個(gè)為控制工作方向的方向閥。經(jīng)考慮采用4123無(wú)極12V直流控制24V的交流繼電器，并利用光耦合器件P521和MCU隔開。89C51的P1初始值為0FFH，所以加一個(gè)74LS04反相器使得繼電器初始不產(chǎn)生閉合，使用MC1413為無(wú)源驅(qū)動(dòng)器，IN4007組成繼電器的續(xù)流二極管。