論述自動加料控制系統設計

吳德良

（黔東南技師學院，貴州 黔東南 556000）

一、自動加料機控制系統的工作原理及技術要求

在設計的控制系統中，可用一個電機控制兩個加料生產線，由方向閥切換。兩個生產線既可單獨運行，也可同時運行。假如兩者同時運行，當一生產線輸送結束后，判斷到另一個生產線排料已經結束，那么，電機不停轉而方向閥換向，從而為另一個生產線送料。這樣可以發揮控制系統和電機的效率，從而實現供料自動化。

控制系統的控制器有單片機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行機構的運動。本控制系統可以根據送料工藝的需要，設置兩條生產線的輸送、排料、滿料、空料等參數值，也可裝載系統前次工藝參數值。

二、技術參數

（一）用一臺電機控制兩條生產線

（二）要能檢測到滿料狀態，并顯示出輸送、排料、滿料時間

（三）時間誤差：0.1秒

（四）具有抗干擾能力

三、單片機的選擇

美國Intel公司：MCS—51系列及其增強型系列

美國Motorola公司：6801系列和6805系列

美國Atmel公司：89C51等單片機

四、物位傳感器的選擇

物位是指貯存容器或工業生產設備里的液體、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量計量的參數，也是保證連續生產和設備安全的重要參數。特別是在現代工業中，生產規模大，速度高，且常有高溫、高壓、強腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監視和自動控制更是至關重要。

五、電容式物位傳感器

根據電機的結構可將容式物位傳感器分為三中：（1）適用與導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孔，使內外物位相同。中央圓棒和與之同軸的套筒構成兩個電極，其間電容和容器形狀無關，只取決于物位。（3）用于導電性物料，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和物位決定的，與物料的介電常數無關，導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機械運動所呈現的阻擋力。粉末顆粒狀物料比液態物質流動性差，對運動物體有明顯的阻力，利用這一特點可構成各種料位傳感器。

七、系統結構原理圖

主電路采用AT89C51，由于AT89C51內含4KB容量，因此在設計中不需要外擴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外部存儲器擴展電路，以及看門狗MAX813L等組成。

八、主機電路核心器件介紹

（一）AT89C51主要性能參數

.與MCS-51產品指令系統完全兼容

.4K字節可重擦寫Flash閃速存儲器

.1000次擦寫周期

.全靜態操作：0Hz---24MHz

.三級加密程序存儲器

.128×8字節內部RAM

.32個可編程I/O 口線

.2個16位定時/計數器

.6個中斷源

.可編程串行UART通道

九、顯示電路

在自動加料機控制系統中運行是要顯示輸送、排料、滿料、空料時間，有時間切換鍵和標志哪條生產線的發光二極管表示，顯示的位數少，所以就采用靜態顯示的方式。LED顯示器工作于靜態顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態顯示。各個LED的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因此如此，靜態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。如果顯示器位數增多，則靜態顯示方式便無法適應。

在設計中，LED顯示電路采用74LS377驅動器和MC14511B譯碼器控制LED數碼管。

(一)LED接口電路

LED顯示電路采用74LS377驅動器和MC14511B譯碼器控制LED數碼管。兩個LED顯示一條生產線一個工作過程的秒數。兩片MC14511B把P0口的高四位和低四位譯碼成十進制控制LED顯示。

（二）繼電器控制電路

自動加料機是把塑料粒子送到一個真空管，在輸送時真空管關閉合，排料時真空管需要打開，將粒子送到排料漏斗。本設計共需2個繼電器控制交流接觸器，一個接帶動生產的電動機。另一個為控制工作方向的方向閥。經考慮采用4123無極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74LS04反相器使得繼電器初始不產生閉合，使用MC1413為無源驅動器，IN4007組成繼電器的續流二極管。