新型水泥包装机的开发与设计

曹晓华河北联合大学电气工程学院



新型水泥包装机的开发与设计

曹晓华
河北联合大学电气工程学院

摘要：介绍一种新型智能计数系统，该系统是为水泥包装车间皮带机和装车皮带机设计的，能够对袋装水泥进行精确计数，能够加强其与客户的互动能力和安全措施，具有计数准确、识别连包、操作简便、运行可靠等特点。包装机采用单片机计量与控制，电路简单，控制方式灵活，也可用于其他粉状物料的包装和计量。智能称重控制系统集逻辑控制与计量控制功能为一体，提高了AD转换精度及显示精度，增加了逻辑动作指示，改进了人机界面，操作和维修更方便。

关键字：单片机 计数器 M1卡 AT89C52

传统的水泥包装机计数系统对产品传输过程中的传送带故障急停后重启、起停时的惯性等情况无法处理，造成较大的计数误差；并且与客户的互动能力有限，无法作为一个销售终端来看待；对计数器的预置数设定较随意，对操作人员无约束，缺乏必要的安全措施。本设计的主体思路就是在能够对袋装水泥进行精确计数的同时加强其与客户的互动能力和安全措施。

1　总体设计

计数系统分为两部分：计数器主体和计数器充值机。两者可以配合使用也可以单独使用计数器主体，配合使用时采用Ml卡作为数据载体。计数器主体的电路板分为主板块、键盘显示板块、IC卡板块和通讯板块，方便产品局部升级。而软件设计同样采用模块化的构筑方式。

计数器主体采用RS485接口二次封装芯片MAXl480B，可有效减少工业现场的电磁干扰；而充值机使用RS232接口芯片MAX232即可满足通信需求。计数系统工作方式有两种：计数器主体单独使用，通过键盘进行预置数值；主体与充值机配合使用，加强管理安全度和客户交互性。计数器采用AT89C2单片机，完全兼容行业标准80C51和80C52指令系统和引脚；光电开关为欧姆龙集团出品的E3JM—DS70M4，稳定易用精度高；IC卡读写模块采用北京园志科信公司的M104A；键盘显示芯片采用BC7281B，拥有多种工作方式，适用于任何尺寸的数码管；计数器主体采用MAXl480通讯芯片，充值机采用MAX232通讯芯片。

电路板设计以模块形式划分可划分为六部分：基础模块、计数与皮带控制模块、键盘与显示模块、IC卡读写模块、通信模块和电源模块。限于篇幅本文只介绍计数与皮带控制模块和通信模块的设计。

2　计数与皮带控制模块的设计

计数与皮带控制模块如图2所示。光电开关信号和皮带运行状态信号分别通过光耦521—1光电隔离输入，再经反相器74HCl4输入到P2．0和P2．1引脚。因为HC（高速COMS）类型的元件要求有上拉或下拉电阻确定输入端无效时的电平，因此74HCl4输入端加上100kQ上拉电阻，而接芯片P2．5口的输入端因为P2口内部有上拉电阻，所以不需要。

在设计电路板时，外界信号输入电路部分一共有四个对应的输入输出，方便日后电路板升级改造；而皮带控制输出电路部分一共有两套，其中一个为热备用状态。在本计数器的设计中，采用两级继电器，其中G5V_2一H1为一级继电器，而二级继电器在板外接线部分，以满足传送带电机的要求。

3　通讯模块的设计

在某些工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个网络节点之间存在很高的共模电压，虽然RS一485接口采用的是差分传输方式，具有一定的抗共模干扰的能力，但当共模电压超过Rs一485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于一7V时，接收器就再也无法正常工作了，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。如图3所示，解决此类问题可通过使用

带隔离的DC—DC模块电源和RS485芯片构筑电路，或者数据通讯接口器件采用二次集成芯片，如MAXl480芯片。而充值机并非现场设备，因此采用MAX232芯片即可解决通讯问题。

4　软件设计

本系统软件采用模块化结构，即计数器主体程序和充值机程序，有利于两者间很多相同程序模块设计工作的简化。计数模块分别调用皮带维持模块、皮带控制和皮带惯性停止模块来完成对袋装水泥的计数任务，通过以上各模块，计数器可以通过计算过袋时间和标准时间对比来准确计数并识别连包情况。

5　结论

计数器主体箱体安装在现场传送带上，具有传送带起停控制。其通过外接漫反射光电开关对袋装水泥进行计数。选用漫反射式并将漫反射测头朝下，可有效减小飞灰影响，延长维护周期。仿真结果进行了详细的比较分析，分析结果表明，计算机仿真软件能够清楚和直接地反映电路的实际特性，为三相半波可控整流电路的实际应用奠定了基础。

参考文献

［1］马壮．基于MCGS与S7—200PLC水泥包装机控制系统［J］，机床与液压，2013（6）：87—90．

［2］黄金，白雪．提高BX．—8J）（水泥包装机袋重合格率［J］中国石油和化工标准与质量，2012（4）：251．

［3］周长会，等．BGY型水泥包装机的改进［J］．粉煤灰，2006（1）：29—30．