專利名稱：一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種稱重控制裝置，尤其是涉及一種用于散裝物料定量包裝系統(tǒng) 的自動(dòng)控制儀表。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的大量應(yīng)用，稱重控制領(lǐng)域也進(jìn) 行了新一輪的改革。電子稱重控制裝置以其性能穩(wěn)定、易于安裝維護(hù)、節(jié)省生產(chǎn)成本等 特有優(yōu)勢，逐步取代了傳統(tǒng)的人工和機(jī)械式控制。為此，已有一些相關(guān)報(bào)道，中國專利 CN94235593. 8提供一種自動(dòng)稱重控制器，由以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)和相應(yīng)的輸入輸出 設(shè)備構(gòu)成。中國專利CN88218745.7提供一種散裝自動(dòng)稱重裝置，其系統(tǒng)由循環(huán)使用的兩組 單個(gè)拉式傳感器吊掛稱料斗構(gòu)成，通過計(jì)算機(jī)控制物料的進(jìn)出和數(shù)據(jù)的處理。目前，國內(nèi)現(xiàn)有的定量稱重裝置在準(zhǔn)確度、長期穩(wěn)定性和可靠性方面還是難于完 全滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。同時(shí)，因?yàn)槌杀締栴}很難在中小型企業(yè)中推廣應(yīng)用，做到節(jié)約成本 和提高生產(chǎn)效率方面也是當(dāng)前需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)較合理、性能較穩(wěn)定、抗干擾能力較強(qiáng)的散 裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表。本實(shí)用新型設(shè)有主控板、I/O模塊、通訊模塊和顯示板，顯示板通過排線與主控板 相連，主控板用于信號(hào)處理和系統(tǒng)運(yùn)行的控制，主控板設(shè)有MCU模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、 存儲(chǔ)模塊和采集模塊，采集模塊的輸入端外接重量傳感器，采集模塊的輸出端通過SPI端 口與MCU模塊實(shí)現(xiàn)通訊，時(shí)鐘模塊與MCU模塊連接，存儲(chǔ)模塊通過I/O 口與MCU模塊連接，存 儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)累計(jì)數(shù)據(jù)和變量，I/O模塊輸出端接設(shè)于出料口的電磁閥，通訊模塊的485 通訊接口與上位機(jī)通訊；顯示板用于顯示運(yùn)行狀態(tài)及設(shè)備參數(shù)設(shè)置，顯示板設(shè)有LED指示 燈、數(shù)碼管顯示屏和按鍵。所述MCU模塊可采用51系列單片機(jī)。所述電源模塊可采用24V開關(guān)電源，電源模 塊的輸入經(jīng)變壓后送入穩(wěn)壓集成電路得到穩(wěn)定的5V直流電源，供系統(tǒng)使用，同時(shí)24V也是 供I/O輸出的電壓源。所述時(shí)鐘模塊(可采用PCF8563型)與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。存儲(chǔ)模塊 可采用最普通的8K存儲(chǔ)模塊6264，存儲(chǔ)模塊通過I/O 口與單片機(jī)相連，用于存儲(chǔ)累計(jì)數(shù)據(jù) 和變量。采集模塊可采用24位高精度AD轉(zhuǎn)化芯片(CS5532)，外接電阻應(yīng)變式重量傳感器， 將采集的電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過SPI端口與MCU實(shí)現(xiàn)通訊。I/O模塊可采用光耦隔離，抗 干擾能力強(qiáng)，并提供24V輸出用于控制出料口的電磁閥，提供5V輸出供顯示模塊LED指示 燈使用。通訊模塊提供485通訊接口，供與上位機(jī)通訊。主控板還設(shè)有打印機(jī)接口，用于擴(kuò) 展打印功能。所述顯示板的LED指示燈可設(shè)有8個(gè)，點(diǎn)亮?xí)r，從左到右分別表示包數(shù)、模式1、模 式2、自動(dòng)、自檢、零點(diǎn)、擺動(dòng)和暫停，數(shù)碼管顯示屏共有13位，前8位為包數(shù)顯示窗，后5位為重量顯示窗。有4個(gè)按鍵，從左到右分別是設(shè)置鍵、項(xiàng)目鍵、右移鍵和上移鍵。由于現(xiàn)有的大部分稱重控制儀表不僅量程單一、誤差較大、操作復(fù)雜，而且不能實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)包裝和生產(chǎn)班組控制，成本較高。本實(shí)用新型有效解決了這些問題，本實(shí)用新型的 最大包裝重量為50kg，分辨率為10g，包裝誤差小于0.01%。本實(shí)用新型可設(shè)有兩種工作 模式、20種包裝類別和4種生產(chǎn)班號(hào)，可滿足不同生產(chǎn)要求和不同用戶需求；可設(shè)置目標(biāo)包 數(shù)，完成裝袋后自動(dòng)暫停，并能對不同班號(hào)類號(hào)的歷史裝袋數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢， 最大包裝能力每小時(shí)大于400袋(25kg以下)和250袋(50kg以下)；精巧的顯示板設(shè)計(jì) 構(gòu)成簡單清晰的人機(jī)界面環(huán)境，操作簡單，維護(hù)容易，有效降低了產(chǎn)品成本。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的主控板的電源模塊電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的主控板的MCU模塊、存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊電路原理圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的主控板的采集模塊電路原理圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的主控板的通訊模塊和I/O模塊的電路原理圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的顯示板的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有主控板A、I/O模塊5、通訊模塊6和顯示板B， 主控板A與顯示板B通過接口，用排線連接。主控板A用于數(shù)據(jù)采集和處理，通過I/O模塊 5控制放料和夾帶電磁閥，通過通訊模塊6實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。主控板A設(shè)有采集模塊1、MCU模塊3、電源模塊7、時(shí)鐘模塊2、存儲(chǔ)模塊4和打印 接口模塊，采集模塊1的輸入端通過端口外接電阻應(yīng)變式重量傳感器，采集模塊1的輸出端 通過SPI端口與MCU模塊3實(shí)現(xiàn)通訊，時(shí)鐘模塊2與MCU模塊3連接，存儲(chǔ)模塊4通過I/O 口與MCU模塊3連接，存儲(chǔ)模塊4用于存儲(chǔ)累計(jì)數(shù)據(jù)和變量，I/O模塊5輸出端接設(shè)于出料 口的電磁閥，通訊模塊6的485通訊接口與上位機(jī)通訊。顯示板B用于顯示運(yùn)行狀態(tài)及設(shè) 備參數(shù)設(shè)置，顯示板B設(shè)有LED指示燈、數(shù)碼管顯示屏和按鍵。主控板還可設(shè)有打印機(jī)接口，用于擴(kuò)展打印功能。如圖2所示，供電采用24V開關(guān)電源，24V輸入經(jīng)過MC34063，即IC18和高頻變壓 器T1處理，送入7805型集成電路(分別為集成電路IC19和IC20)得到穩(wěn)定的5V電壓，供 系統(tǒng)和AD模塊使用。同時(shí)，24V也是供I/O輸出的電壓源。集成電路IC17為光電耦合器 TPL521，起到很好的抗干擾作用。如圖3所示，IC6為MCU (所述MCU模塊可采用51系列單片機(jī))，采用PHILIPS公 司的P89C58RX2，R1 R16為MCU的P1 口禾P P3 口的上拉電阻。IC5為E2PR0M，接到MCU。 IC1、IC2、IC3輸入與P0 口相連，除IC1的9、12腳外，輸出都與接口 CT1相連，控制顯示板。 IC1的9腳，即Q3接到I/O模塊的IC14，作為輸入，12腳，即Q4接到CT3。IC8為38譯碼器， 輸入與 MCU 相連，輸出連到 IC1、IC2、IC3 的 0E 口，IC10、IC11 的 CLK 口和 IC12 的 WE 口。時(shí)鐘模塊由IC4構(gòu)成，IC4為時(shí)鐘芯片PCF8563，振蕩器XI和X2接32. 768KHZ的晶振Y1，該晶振保證平均誤差可達(dá)5分鐘/年。VDD接帶3. 3V充電電池的5V電源電路，以 備斷電時(shí)時(shí)鐘芯片的正常工作，I2C總線接單片機(jī)的INT1和INTO兩個(gè)引腳。存儲(chǔ)模塊采用8K的6264芯片，即IC12，地址總線A8 A12與MCU的P20 P24 相連，AO A7通過鎖存器IC9連接到MCU的P0 口，數(shù)據(jù)總線DO D7直接接到MCU的P0 口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。VCC接帶3. 6V充電電池DC1的5V電源電路，以防斷電后存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)的丟失。IC11輸入接到MCU，輸出接到I/O模塊的IC16和IC15，作為I/O模塊的輸入鎖存。 IC10輸入接到MCU，輸出接到端口 CT3，CT3可擴(kuò)展外接工業(yè)打印機(jī)。I/O模塊可采用光耦隔 離，抗干擾能力強(qiáng)，并提供24V輸出用于控制出料口的電磁閥，提供5V輸出供顯示模塊LED 指示燈使用。如圖4所示，采集模塊采用CS5532型24位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，即圖中的IC7，它 的SCLK、SDO、SDI、CS引腳分別接到單片機(jī)IC6的四個(gè)腳，本處只適用了 CS5532的第一個(gè) 通道，故第二通道相關(guān)的引腳接地，CS5532需要外接4. 9125MHZ的晶振Y3，增益放大器電容 C1和C2之間接22nf的電容C21，通道一輸入經(jīng)多級(jí)RC濾波電路，參考電壓亦經(jīng)多級(jí)濾波 后輸入。端子CT2外接電阻應(yīng)變式傳感器。采集模塊外接電阻應(yīng)變式重量傳感器，將采集 的電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過SPI端口與MCU實(shí)現(xiàn)通訊。如圖5所示，IC21為MAX485，連到單片機(jī)I/O 口，供與上位機(jī)的通訊。蜂鳴器FMQ1 與IC1相連，用于產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。IC13輸入接到CT4，輸出接到MCU，作為輸入的I/O 口。 IC15、IC16輸入與MCU模塊的IC11相連，輸出連接到CT4，作為輸出的I/O 口。IC14輸入 連接到IC1的9腳，輸出與CT4相連，作為輸出的I/O 口。IC13、IC14、IC15、IC16四者構(gòu)成 I/O模塊，與CT4相連，用于提供24V電壓源輸出控制電磁閥。如圖6所示實(shí)施例中，顯示模塊通過接口 CT5與主控板相連接。13個(gè)8段LED數(shù) 碼管SMG1 SMG13，采用共陽極設(shè)計(jì)，8根段碼線與接口 CT5的7 14 口相連，控制顯示。 前8位數(shù)碼管的位碼線與CT5的15 22 口相連，后5位與2 6 口相連，選通顯示。位碼 采用13個(gè)9012三極管BG12 BG24驅(qū)動(dòng)，給三極管基極低電平，三極管發(fā)射極與集電極導(dǎo) 通，數(shù)碼管被選通。二極管D16 D19的負(fù)極接著數(shù)碼管SMG5 SMG8的位碼線，正極通過按鍵AJ1 AJ4接到CT5的23腳，此處接線暫時(shí)稱為Key線。通過位碼線和Key線來判斷。檢測按鍵 時(shí)，給Key線高電平，如無按鍵按下，則Key線保持高電平。只有在按鍵的位碼線為低電平， 同時(shí)按鍵被按下時(shí)，二極管導(dǎo)通，由于正向?qū)ǖ亩O管兩端電壓被鎖在0. 7V左右，所以 Key線檢測到變成低電平，按鍵就檢測到了。所述顯示板設(shè)有8個(gè)LED指示燈LED1 LED8，負(fù)極接數(shù)碼管的段碼線，正極接位 CT5的引腳1，其本質(zhì)是就是8個(gè)LED指示燈通過數(shù)碼管的段碼線點(diǎn)亮，把8個(gè)指示燈當(dāng)成 一個(gè)8段LED數(shù)碼管來進(jìn)行控制。點(diǎn)亮?xí)r，從左到右分別表示包數(shù)、模式1、模式2、自動(dòng)、自 檢、零點(diǎn)、擺動(dòng)和暫停，數(shù)碼管顯示屏共有13位，前8位為包數(shù)顯示窗，后5位為重量顯示 窗。有4個(gè)按鍵，從左到右分別是設(shè)置鍵、項(xiàng)目鍵、右移鍵和上移鍵。主控板電路的標(biāo)號(hào)、稱值和元器件名稱參見表1。表 1 主控板電路的標(biāo)號(hào)、稱值和元器件名稱參見表2。表 權(quán)利要求一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于設(shè)有主控板、I/O模塊、通訊模塊和顯示板，顯示板通過排線與主控板相連，主控板用于信號(hào)處理和系統(tǒng)運(yùn)行的控制，主控板設(shè)有MCU模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊和采集模塊，采集模塊的輸入端外接重量傳感器，采集模塊的輸出端通過SPI端口與MCU模塊實(shí)現(xiàn)通訊，時(shí)鐘模塊與MCU模塊連接，存儲(chǔ)模塊通過I/O口與MCU模塊連接，I/O模塊輸出端接設(shè)于出料口的電磁閥，通訊模塊的485通訊接口與上位機(jī)通訊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于所述電源 模塊為24V開關(guān)電源。
3.如權(quán)利要求1所述的一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于顯示板設(shè) 有LED指示燈、數(shù)碼管顯示屏和按鍵。
4.如權(quán)利要求3所述的一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于所述LED 指示燈設(shè)有8個(gè)，分別表示包數(shù)、模式一、模式二、自動(dòng)、自檢、零點(diǎn)、擺動(dòng)和暫停。
5.如權(quán)利要求3所述的一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于所述數(shù)碼 管顯示屏設(shè)有13位，前8位為包數(shù)顯示窗，后5位為重量顯示窗。
6.如權(quán)利要求3所述的一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，其特征在于所述按鍵 設(shè)有設(shè)置鍵、項(xiàng)目鍵、右移鍵和上移鍵。
專利摘要一種散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表，涉及一種稱重控制裝置。提供一種結(jié)構(gòu)較合理、性能較穩(wěn)定、抗干擾能力較強(qiáng)的散裝物料定量包裝的自動(dòng)控制儀表。設(shè)有主控板、I/O模塊、通訊模塊和顯示板，顯示板通過排線與主控板相連，主控板設(shè)有MCU模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)模塊和采集模塊，采集模塊外接重量傳感器，采集模塊輸出端經(jīng)SPI端口與MCU模塊實(shí)現(xiàn)通訊，時(shí)鐘模塊與MCU模塊連接，存儲(chǔ)模塊通過I/O口與MCU模塊連接，I/O模塊輸出端接設(shè)于出料口的電磁閥，通訊模塊的485通訊接口與上位機(jī)通訊；顯示板設(shè)有LED指示燈、數(shù)碼管顯示屏和按鍵。
文檔編號(hào)B65B57/00GK201604830SQ20102012704
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者劉暾東, 唐文, 廖曉生, 江灝, 陳境峰 申請人:廈門大學(xué)