陶瓷行業喂料機計算機檢測系統設計

    《工業控制計算機))2005年18卷第7期23 陶瓷行業喂料機計算機檢測系統設計 譚培紅中國農業大學信息與電氣工程學院(100083) 山東理工大學電氣與電子工程學院(255049) Abstract ThepaperintroducesthecomputertestingprincipleofweighingmachineforchinabuildingwithVC++60,theselection ofweightsensor,datapickingcardandprogramdesignisdiscussed Keywords:weighttest,dataacquisitioncard 摘要 介紹了用VC++6,0編制控制程序,用于陶瓷行業喂料機計算機檢測系統的設計原理,論述了傳感器和數據采集卡的選 擇,程序設計流程. 關鍵詞:重量檢測,數據采集卡 喂料機是陶瓷工業,建筑材料,面粉加工,塑料工業,公路建 設等工業領域廣泛使用的一種對顆?；蚍勰钤戏Q重的設 備,按工藝要求產品加工需各種原料嚴格地按一定配比混合在 一 起,送到下一工序,才能生產出合格的產品,各種原料的配比 影響產品的性能和質量.陶瓷生產工藝中由裝載機按配比裝料, 裝料過程中喂料機自動顯示各種料的重量,并在計算機中存儲, 裝料完畢,由喂料機通過底下的皮帶傳動機送料到球磨機,而行 加一道工序. 1國內外喂料機研究使用現狀 國內外喂料機的發展和分類基本一致.按稱重原理分為:容 器型的和LED數碼顯示型的.隨著工業自動化技術的進步和計 算機的普及應用,傳統的測量手段已經遠不能滿足技術要求,使 得基于計算機數據采集和監測的技術得到了快速發展和應用, 應用微機檢測技術的喂料機可嚴格控制陶瓷原料的比例,提高 產品質量和合格率,而且提高了機械化,自動化水平,減輕了工 人勞動強度,改善了勞動條件,減小了環境污染,增加了經濟和 社會效益.在市場競爭日趨激烈的情況下,陶瓷企業采用傳感器 與微機檢測技術的喂料機大勢所趨,它性能先進,檢測精度高, 就是現在市場上常見帶傳感器的電子稱式LED數碼顯示型的 喂料機,但這種喂料機不能跟蹤產品及料的比例進行質量分析. 如果在LED顯示的微機檢測喂料機功能的基礎上,再加上數據 存儲和材料配比對產品質量影響的跟蹤分析功能的喂料機,更 適應市場需求.現在隨著PC計算機和與其配套的各種控制卡 在工業控制中的應用和價格的降低,作者提出研制用商用PC 計算機檢測和CRT顯示,能跟蹤分析原料配比和成分對產品質 量影響的喂料機.這種新型喂料機代表了市場需求和發展方向, 本文介紹WLJ15型喂料機計算機檢測系統設計. 2喂料機硬件系統組成簡介 2.1工作過程 如圖1所示,用鏟車將陶瓷原料裝入料斗,計算機檢測與處 理系統稱量其重量,料斗中的原料經機械裝置送到輸送帶,輸送 帶再把原料送球磨機進行粉碎后再輸送到下一道工序. 2.2課題研究方案 陶瓷原料加入到喂料機容器后,通過4個QS一20T型橋式傳 感器,PCL一818HG數據采集卡把輸出信號采集到計算機,由計 算機處理,保存,顯示,然后根據需要打印各種料的重量及配比, 作為產品質量分析和控制的依據;可根據料的配比不同對產品質 送料輸送 圖1喂料機及其檢測系統組成 量進行反饋跟蹤,以保證產品質量穩定,課題研究方案如圖2. SPCL 陶IIT 瓷重量20T8l8H(業處 ——— ●—- 數控理 原傳據一.-制—- 聱}感采計顯 器集算, 機} 圖2課題研究方累 2.3系統組成及性能參數分析 (1)傳感器選擇 該送料機一次裝各種陶瓷原料的總重量為15噸,選擇 QS一20T型電阻應變式稱重傳感器4個,料斗下四角各一個.其 基本原理為:把應變計貼在彈性體上,外力作用使彈性體產生變 形,應變計電阻發生變化,則惠斯登電橋在外接電源激勵下輸出 1O-20mV電壓信號. (2)數據采集卡選擇 臺灣研華公司的數據采集卡技術非常成熟的,數據采集卡 主要有ISA總線和PCI總線兩大系列.ISA總線系列的數據采 集卡主要有PCL一8侶系列,PCL一813B,PCL一812PG,PCL一 812HG等近30個種類.PCI總線系列的數據采集卡主要有 PCL一1710系列,PCL一1712,PCL一1760等30多個種類.并且 可以根據不同的工業要求,如:采集速率,增益等要求選擇合適 的數據采集卡.ISA總線的研華PCL一818系列數據采集卡的主 要功能有:A/D轉換,D/A轉換,D10,可編程計數/及時等.用 戶可以通過跳線和軟件選擇16路單端模擬信號輸入或8個差 分信號輸入和模擬量輸入,采樣頻率最高為40KHz.PCL一 818HG能讀取微弱信號,可設定的增益為0.5,1,5,10,100, 500,1000,該課題選PCL一8侶HG卡,增益設定為500,這樣讀  24陶瓷行業喂料機計算機檢測系統設計 取的信號為5～10V. (3)計算機選擇 選擇ISA總線的商用計算機,因該課題主板上只額外插一 片PCL一818HG卡,插槽數少,主機體積小,使用方便. 3喂料機數據采集系統軟件設計 軟件設計首先考慮的問題在于:構建各種控制模塊的后臺 驅動程序(基于廠方提供的動態鏈接庫),建立合適的用戶界面 及必要的數據處理.考慮整個系統運行的 可靠性,采用WindowsNT操作系統,用 VC++60進行二次開發,軟件流程如圖3. 3.1打開關閉設備 利用研華數據采集卡進行數據采集之 前必須首先獲得插入主板上卡的數目和設 備句柄,并打開卡;在數據采集完成后要關 閉卡.用到的主要函數有以下幾個: DRV—DeviceGetNumOfList((SHORTfar )&gnNumOfDevices)獲得設備的數目的函數; DRV—DeviceOpen(DeviceList[gwDevice] dwDeviceNum,(LONGfar’)&DriverHandle) 獲得設備操作句柄,打開卡: DRV—. DeviceGetFeatures(DriverHandle, (LPT—DeviceGetFeatures)&ptDevFeatures)獲 PLAlVoltagelnvoltage返回電壓值, PT_ MAIConfigNumChan采樣通道的數目, PT— MAIConfigStartChan采樣的開始通道, PT_MAIConfigGainArray獲得設備的代碼, PT_MAIVoltageln.VoltageArray返回電壓值 主要用到的主要函數有: DRV_AlConfig(DriverHandle,,(LPLAlConfig)&ptAlConfig)設定采集 通道的函數, DRV—AlVoltageln(DriverHandle,(LPT—AlVoltageln)&ptAlVoltageln) 讀入采集的模擬量值,并轉換為數字量,測得4個傳感器的 數字量之和換算為料斗及料的總重量,根據總重量的大小確定 新加料數量合格與否. 3.3誤差處理 陶瓷工藝要求配料誤差不大于4%即合格,反映到測取信號 誤差也不大于4%,所以在程序設計上實際測得的4個傳感器 的電壓信號之和在理想值上下波動4%范圍內即合格. 3.4人機界面設計 人機界面設計,在VC++60的基于對話框環境下開發界 面,在Window2000下經常會出現中斷沖突和由于中斷源不 釋放出現死機,但在WindowNT環境下,由于操作系統對中斷 的處理方式不同于Window2000,就不會出現死機問題. 4結束語 本文介紹了陶瓷行業喂料機計算機檢測系統及其程序設計 原理,實踐證明這些程序流程和編程技巧是非常實用和有效的, 將對用PCL一818系列卡開發工業檢測控制系統有借鑒作用. 參考文獻 1白建軍.淺談喂料式雙懸臂電子皮帶稱的研制甘肅科技,2003(7): 19～21 2張希明,等微機控制立窯差熱煅燒喂料機操作系統的實現山東建 材學院,2001(2):49～50 [收稿日期:2005310] (上接第42頁) 能會破壞操作系統從而影響整個系統的可靠性,這對于實時應 用將是一個非常嚴重的弱點. 4.4uC/OS一11 #C/OS一11是著名的源代碼公開的實時內核,是專為嵌入 式應用設計的,可用于8位,16位和32位單片機或數字信號 處理器(DSP).它是在原版本#C/OS的基礎上做了重大改進與 升級,并有了近十年的使用實踐,有許多成功應用該實時內核的 實例.它的主要特點如下: 公開源代碼,容易就能把操作系統移植到各個不同的硬件 平臺上. 可移植性,絕大部分源代碼是用C語言寫的,便于移植到 其他微處理器上. 可固化. 可裁剪性,有選擇的使用需要的系統服務,以減少所需的 存儲空間. 占先式,完全是占先式的實時內核,即總是運行就緒條件下 優先級最高的任務. 多任務,可管理64個任務,任務的優先級必須是不同的,不 支持時間片輪轉調度法. 可確定性,函數調用與服務的執行時間具有其可確定性,不 依賴于任務的多少. 實用性和可靠性,成功應用該實時內核的實例,是其實用性 和可靠性的最好證據. 由于#C/OS一11僅是一個實時內核,這就意味著它不像其 他實時存在系統那樣提供給用戶的只是一些API函數接El,還 有很多工作需要用戶自己去完成. 5結束語 在嵌入式應用中,使用實時操作系統(RTOS)是當前嵌入式 應用的一個特點,一種趨勢,也是單片機直用從低水平向高水平 的一個進步.在實際的應用中,根據不同的要求和條件選擇合適 的操作系統,使開發工作更容易,設計出更完美的嵌入式系統. 參考文獻 1張湘,肖建嵌入式系統和嵌入式操作系統[J】中國機電一體化網, 2004年10月2r{ 2魏忠,蔡勇,雷紅嵌入式開發詳解【M】電了工,1出版社,2003年 1月第一版. 3lF田苗嵌入式系統設}rt與實例分析[M】清華大學出版社,2003年 10月第二版. 4劉崢嶸,張智超,許振I_LJ嵌入式Linux應用開發詳解[M】機械工業出 版社,2004年7月第一版 [收稿日期:2005.4.23]  

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