本實(shí)用涉及一種物料的稱重設(shè)備，特別涉及一種基于MSP430的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

稱重技術(shù)發(fā)展至今已有近百年的歷史，在近百年的歷史中大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段：約半個(gè)多世紀(jì)的機(jī)械式模擬測(cè)量階段，接著進(jìn)入了電氣測(cè)量和電子測(cè)量階段，至20世紀(jì)70年代末期，全面進(jìn)入了數(shù)字化測(cè)量及微機(jī)智能化測(cè)量的階段，至90年代，開始進(jìn)入了模型化測(cè)量的新階段，隨著技術(shù)的不斷更新，人們不僅要求取得測(cè)量的正確結(jié)果，而且要求對(duì)測(cè)量結(jié)果的狀態(tài)趨勢(shì)進(jìn)行估計(jì)，對(duì)動(dòng)態(tài)變化中的量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

傳送帶稱重設(shè)備是對(duì)傳送帶上傳送的散狀固體物料或粉料進(jìn)行連續(xù)稱量的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了物料儲(chǔ)存、運(yùn)輸和稱量的一體化。廣泛應(yīng)用于大宗散狀固體物料或粉料的運(yùn)輸、加工、儲(chǔ)存行業(yè)，如港口、倉(cāng)庫(kù)、冶金、煤炭、電力、建筑和煙草等行業(yè)。隨著目前企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和管理自動(dòng)化程度的不斷提高，使用者迫切需要提高自身的生產(chǎn)效率，這就需要性能更好更完善的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備。

目前正在使用的傳輸帶動(dòng)態(tài)稱重裝置種類繁多。從秤架結(jié)構(gòu)類型分有：?jiǎn)瓮休伋蛹?、多托輥雙杠桿秤架、懸臂式秤架、懸浮式秤架等結(jié)構(gòu)，其中單托輥秤架由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷等特點(diǎn)，市場(chǎng)占有率較高。從使用的稱重傳感器類型分有：電阻應(yīng)變片式傳感器、磁壓式傳感器、差動(dòng)變壓式傳感器和核子式傳感器等，其中電阻應(yīng)變片式傳感器應(yīng)用最為廣泛。目前使用的動(dòng)態(tài)稱重裝置較為成熟的有：電子傳輸帶稱重裝置、核子傳輸帶稱重裝置和激光-核子傳輸帶稱重裝置。

電子傳輸帶稱重裝置的計(jì)量精度受制于機(jī)械結(jié)構(gòu)，計(jì)量結(jié)果誤差來(lái)自傳輸帶張力、自重、抖動(dòng)等多種因素。所以這種動(dòng)態(tài)稱重裝置計(jì)量精度不穩(wěn)定，維護(hù)工作繁瑣，需要每隔一段時(shí)間對(duì)裝置各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到所需精度。

核子傳輸帶稱重裝置的工作原理是基于伽馬射線穿透物料時(shí)的衰 減規(guī)律，是非接觸式測(cè)量，有安裝獨(dú)立簡(jiǎn)便、后期維護(hù)容易、計(jì)量精度不受機(jī)械裝置影響等顯著優(yōu)點(diǎn)。但是，伽馬射線的衰減強(qiáng)度與射線方向上的物料厚度有直接關(guān)系，這使得核子傳輸帶稱重裝置的計(jì)量結(jié)果受物料形狀影響很大。

激光-核子傳輸帶稱重裝置具有裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝便捷、不受機(jī)械性能影響、后期維護(hù)簡(jiǎn)便、能準(zhǔn)確測(cè)量瞬時(shí)重量等顯著優(yōu)點(diǎn)，而且激光圖像分析技術(shù)彌補(bǔ)了核子測(cè)量技術(shù)的缺陷，測(cè)量結(jié)果不受傳輸帶上物料擺放形狀的影響，使得這種裝置計(jì)量精度較好。但是，這種裝置的成本較高，而且伽馬射線的輻射對(duì)物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和工作人員的身體健康都是不利的，所以激光-核子傳輸帶稱重裝置應(yīng)用并不普遍。

當(dāng)前使用的在線傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，基本上都是本地進(jìn)行稱重顯示，有部分雖然可以通過(guò)諸如RS-485等總線通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)，但是布線復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，特別是其報(bào)警等功能都是局限在監(jiān)控室等，當(dāng)管理人員負(fù)責(zé)多個(gè)設(shè)備時(shí)，如果不在現(xiàn)場(chǎng)，不能及時(shí)獲知故障信息，因此會(huì)造成生產(chǎn)損失。因此，為了彌補(bǔ)上述不足一個(gè)更智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、安全可靠的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)對(duì)于人們的生產(chǎn)生活顯示尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提供一種基于MSP430的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，該系統(tǒng)將以前的人為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模式轉(zhuǎn)化為服務(wù)器自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式，利用無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)將傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)合二為一，采用Wifi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行稱重信息的傳遞，并采用GSM功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)急超限報(bào)警，提高了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性和智能化。

如上構(gòu)思，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種基于MSP430的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于：由傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)服務(wù)器組成；傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)包括傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元、稱重傳感器、測(cè)速傳感器和GSM報(bào)警系統(tǒng)，所述傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元的輸入端口接收稱重傳感器和測(cè)速傳感器的輸出信號(hào)，且控制單元與GSM報(bào)警系統(tǒng)雙向連接、與稱重系統(tǒng)服務(wù)器無(wú)線雙向通信；所述稱重 系統(tǒng)服務(wù)器與聲光報(bào)警系統(tǒng)雙向連接。

上述傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元包括單片機(jī)、顯示器、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)模塊；所述單片機(jī)的輸入端口接收稱重傳感器、測(cè)速傳感器和時(shí)鐘電路的輸出信號(hào)，單片機(jī)的輸出端口連接顯示器和存儲(chǔ)模塊，且單片機(jī)與GSM報(bào)警系統(tǒng)雙向通信。

上述稱重傳感器采用懸梁式傳感器，其通過(guò)AD7730將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至單片機(jī)。

上述測(cè)速傳感器采用光電編碼器，其輸出信號(hào)傳輸至單片機(jī)。

上述單片機(jī)采用16位單片機(jī)MSP430F149。

本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

1、物料在傳輸狀態(tài)下，稱重傳感器和測(cè)速傳感器將傳輸帶上物料的瞬時(shí)重量和瞬時(shí)速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元的單片機(jī)將這些信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行處理，并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上通過(guò)LCD液晶顯示器顯示出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，控制單元會(huì)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)Wifi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送至稱重系統(tǒng)服務(wù)器，該控制單元通過(guò)對(duì)物料稱重和傳送帶測(cè)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的監(jiān)控，如果出現(xiàn)傳送帶運(yùn)行異常情況，如物料超重或者傳送帶運(yùn)行超速，送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元將會(huì)通過(guò)GSM將報(bào)警信息發(fā)送至管理員，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)報(bào)警。

2、稱重系統(tǒng)服務(wù)器選用Linux操縱系統(tǒng)完成了系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。稱重系統(tǒng)服務(wù)器主要是接收現(xiàn)場(chǎng)所有在業(yè)的傳送帶的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作出預(yù)警，以提高傳送帶工作的安全性。并且總服務(wù)器還可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的去查尋現(xiàn)場(chǎng)的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備是否在線，如在工作的過(guò)程中掉線則向管理員進(jìn)行報(bào)警。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體框架圖；

圖2是控制單元的組成框圖；

圖3是AD7730和單片機(jī)連接電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示：一種基于MSP430的傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，由傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)和稱重系統(tǒng)服務(wù)器組成；傳送帶動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)包括傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元、稱重傳感器、測(cè)速傳感器和GSM報(bào)警系統(tǒng)， 所述傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元的輸入端口接收稱重傳感器和測(cè)速傳感器的輸出信號(hào)，且傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元與GSM報(bào)警系統(tǒng)雙向連接、與稱重系統(tǒng)服務(wù)器無(wú)線雙向通信；所述稱重系統(tǒng)服務(wù)器與聲光報(bào)警系統(tǒng)雙向連接。

系統(tǒng)的稱重傳感器選用懸梁式傳感器，該傳感器是電阻應(yīng)變片式傳感器的一種，此傳感器會(huì)將重量線性轉(zhuǎn)化為模擬量數(shù)據(jù)，因此需要AD來(lái)實(shí)現(xiàn)將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量以便運(yùn)算處理。本設(shè)計(jì)選用的是AD7730芯片，AD7730是由美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的24位無(wú)失碼、雙通道差分模式高分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，有效分辨率為21位，線性誤差±0.0018％。AD7730是∑-△類型數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。

系統(tǒng)的測(cè)速傳感器選用接觸數(shù)字式測(cè)速光電編碼器。當(dāng)傳輸帶行駛時(shí)，依靠于傳輸帶之間的摩擦帶動(dòng)自身運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光-電或磁-電式傳感器將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。通過(guò)脈沖的頻率和AB項(xiàng)信號(hào)的相位差反映出傳送帶的瞬時(shí)速度和運(yùn)動(dòng)方向。因此利用單片機(jī)測(cè)出脈沖頻率即可測(cè)出傳送帶瞬時(shí)速度。

系統(tǒng)的GSM報(bào)警模塊：當(dāng)傳送帶運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)通知管理員是非常重要的。當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，設(shè)備自動(dòng)通知管理員異常情況，由此可以減少管理人員，大大節(jié)省了成本，提高了安全性。為了保證報(bào)警機(jī)制的穩(wěn)定，因此選用了短信報(bào)警，本系統(tǒng)采用SIM900A GSM模塊進(jìn)行處理報(bào)警機(jī)制。

如圖2所示：傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元主要包括：

1、單片機(jī)：本系統(tǒng)單片機(jī)采用TI公司生產(chǎn)的16位單片機(jī)MSP430F149。該單片機(jī)的主要功能是讀取AD7730轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并采集光電編碼器的脈沖頻率信息，初步對(duì)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算并實(shí)時(shí)顯示在LCD12864上。如遇到意外發(fā)生，則通過(guò)GSM模塊將報(bào)警信息以短信的形式通知管理者，并且在正常工作情況下，控制器會(huì)通過(guò)Wifi模塊將原始數(shù)據(jù)以TCP_Socket的方式發(fā)送到服務(wù)器端。

如圖3所示：由于光電編碼器的信號(hào)是一個(gè)脈沖，需測(cè)出此脈沖的頻率，因此將光電編碼器的接口接入單片機(jī)的外部中斷P10引腳。

2、顯示器采用LCD12864顯示模塊來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)信息。

3、WIFI模塊：傳送帶動(dòng)態(tài)稱重控制單元與稱重系統(tǒng)服務(wù)器主要是通過(guò)TCP_Socket協(xié)議進(jìn)行通信，因此采用ESP-12F型號(hào)的Wifi模塊，本模塊是以AT指令進(jìn)行配置，開發(fā)簡(jiǎn)單、資源豐富，并且支持TCP和UDP協(xié)議。選用通信方式比較靈活。WIFI模塊和單片機(jī)是通過(guò)串口電路進(jìn)行通信的，開發(fā)比較方便、穩(wěn)定。