基于STC12C5A60S2的自動(dòng)配料控制系統設計

　　1.前言

　　在大規模工業(yè)生產(chǎn)中，需要對物料進(jìn)行稱(chēng)量配比。目前工廠(chǎng)一般使用兩種方法，第一種方法采用人工稱(chēng)重，然后將成比例的各種原料同時(shí)放入配料機中攪拌；另一種方法是自動(dòng)稱(chēng)重，自動(dòng)攪拌。由于很多原始材料為粉狀或顆粒，人工配料時(shí)，人體容易吸入粉塵等雜物，導致職業(yè)病出現，增加了生產(chǎn)風(fēng)險和勞動(dòng)力資本，同時(shí)配料品種繁多，數量巨大，因此人工配料難以現場(chǎng)管理，很容易出現誤配，不但質(zhì)量難以保證，同時(shí)增加了管理成本。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低工作人員的勞動(dòng)強度，要求采用準確、可靠的自動(dòng)配料系統。目前現有的配料系統主要是用工控機或者PLC來(lái)控制。工控機控制系統結構復雜，體積大，成本高，維護難，等缺點(diǎn)；PLC系統的數據處理能力較弱；人機界面需要PC機支持。本文采用單片機控制方式具有體積小，編程方便，對于處理專(zhuān)門(mén)任務(wù)具有運算速度快，實(shí)時(shí)性能好，可靠性高，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.原理

　　文中以?xún)煞N物料的混合配比為例，采用基于STC12C5A60S2單片機為核心的控制系統進(jìn)行實(shí)現?？刂破鲉?dòng)后，利用壓力應變傳感器對物料進(jìn)行測重，信號經(jīng)A/D轉換后送入控制器，與設定值相比較，進(jìn)而調節儲物倉閥門(mén)達到控制物料配比的目的。各物料的加載量及調節參數經(jīng)計算后送入輸出端工上位機操作人員參考及調整。相對于傳統的80C51系列單片機，文中的設計計算速度提高10倍左右，并且具有低功耗，高抗干擾的優(yōu)勢，適用于工況環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。

　　硬件系統硬件構圖如圖1所示，壓敏傳感器產(chǎn)生的電壓測量信號經(jīng)過(guò)放大和A/D轉換后，控制器經(jīng)標度計算后將其與設定值進(jìn)行比較，輸出信號既控制電機調節儲物倉閥門(mén)，同時(shí)與上位機發(fā)生通信。硬件電路設計主要包括電源模塊、放大電路、A/D轉換模塊以及顯示電路。

　　3.信號放大

　　如圖2所示，AD623是一個(gè)集成單電源儀表放大器，在無(wú)外接電阻的條件下，AD623被設置為單位增益；外接電阻后，AD623可編程設置增益，其增益最高可達1000倍。

　　壓敏傳感器輸出信號0-20mV,經(jīng)放大后為0-5V電壓信號。信號經(jīng)放大后，采用穩壓電路保持信號的完整可靠性。穩壓電路基于LM7805（如圖3所示）、LM7905（如圖4所示）設計，同時(shí)滿(mǎn)足+5V及-5V信號的穩壓要求，為消除有害的輸入/輸出尖峰信號或噪聲，在穩壓集成電路的輸入端和輸出端加上兩個(gè)電容。

　　4.A/D轉換

　　如圖5所示，A/D轉換采用AD7190芯片實(shí)現，該器件可配置為具有兩個(gè)差分輸入或4個(gè)偽差分輸入。芯片上的通道序允許幾個(gè)渠道已經(jīng)啟用，并且啟用了AD7190每個(gè)通道的順序轉換。這簡(jiǎn)化了部分溝通。芯片上的492MHz的時(shí)鐘可以作為時(shí)鐘源到ADC,或者，一個(gè)外部時(shí)鐘或晶體都可以使用。