论述自动加料控制系统设计

吴德良

（黔东南技师学院，贵州 黔东南 556000）

一、自动加料机控制系统的工作原理及技术要求

在设计的控制系统中，可用一个电机控制两个加料生产线，由方向阀切换。两个生产线既可单独运行，也可同时运行。假如两者同时运行，当一生产线输送结束后，判断到另一个生产线排料已经结束，那么，电机不停转而方向阀换向，从而为另一个生产线送料。这样可以发挥控制系统和电机的效率，从而实现供料自动化。

控制系统的控制器有单片机89C51和扩展电路组成，单片机控制继电器，继电器控制交流接触器，又由接触器控制电机等执行机构的运动。本控制系统可以根据送料工艺的需要，设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值，也可装载系统前次工艺参数值。

二、技术参数

（一）用一台电机控制两条生产线

（二）要能检测到满料状态，并显示出输送、排料、满料时间

（三）时间误差：0.1秒

（四）具有抗干扰能力

三、单片机的选择

美国Intel公司：MCS—51系列及其增强型系列

美国Motorola公司：6801系列和6805系列

美国Atmel公司：89C51等单片机

四、物位传感器的选择

物位是指贮存容器或工业生产设备里的液体、粉粒壮固体、气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置。根据具体用途分为液位、料位、界位传感器或变送器。物位不仅是物料耗量或产量计量的参数，也是保证连续生产和设备安全的重要参数。特别是在现代工业中，生产规模大，速度高，且常有高温、高压、强腐蚀性或易燃易爆物料，对于物位的监视和自动控制更是至关重要。

五、电容式物位传感器

根据电机的结构可将容式物位传感器分为三中：（1）适用与导电容器中的绝缘性物料，且容器为立式圆筒形，器壁为一极，沿轴线插入金属棒为另一极，其间构成的电容C与物位成比例。（2）适用与非金属容器，或虽为金属容器但非立式圆筒形，物料为绝缘性的。这时在棒壮电极周围用绝缘支架套装金属筒，筒上下开口，或整体上均匀分布多个孔，使内外物位相同。中央圆棒和与之同轴的套筒构成两个电极，其间电容和容器形状无关，只取决于物位。（3）用于导电性物料，起外形和（1）一样，但中央圆棒电极上包有绝缘材料，电容是由绝缘材料的介电常数和物位决定的，与物料的介电常数无关，导电物料使筒壁与中央电极间的距离缩短为绝缘层的厚度，物位升降相当于电极面积改变。

六、阻力式料位传感器

阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。

七、系统结构原理图

主电路采用AT89C51，由于AT89C51内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。硬件电路主要有LED显示电路、键盘接受电路、继电器控制电路、EEPROM外部存储器扩展电路，以及看门狗MAX813L等组成。

八、主机电路核心器件介绍

（一）AT89C51主要性能参数

.与MCS-51产品指令系统完全兼容

.4K字节可重擦写Flash闪速存储器

.1000次擦写周期

.全静态操作：0Hz---24MHz

.三级加密程序存储器

.128×8字节内部RAM

.32个可编程I/O 口线

.2个16位定时/计数器

.6个中断源

.可编程串行UART通道

九、显示电路

在自动加料机控制系统中运行是要显示输送、排料、满料、空料时间，有时间切换键和标志哪条生产线的发光二极管表示，显示的位数少，所以就采用静态显示的方式。LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或+5V）；每位的段选线（a~dp）分别与一个8位的锁存器输出相连。所以称为静态显示。各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也正因此如此，静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口编程容易。若用I/O接口，则要占用4个8位I/O口，若用锁存器接口，则要用4片74LS373芯片。如果显示器位数增多，则静态显示方式便无法适应。

在设计中，LED显示电路采用74LS377驱动器和MC14511B译码器控制LED数码管。

(一)LED接口电路

LED显示电路采用74LS377驱动器和MC14511B译码器控制LED数码管。两个LED显示一条生产线一个工作过程的秒数。两片MC14511B把P0口的高四位和低四位译码成十进制控制LED显示。

（二）继电器控制电路

自动加料机是把塑料粒子送到一个真空管，在输送时真空管关闭合，排料时真空管需要打开，将粒子送到排料漏斗。本设计共需2个继电器控制交流接触器，一个接带动生产的电动机。另一个为控制工作方向的方向阀。经考虑采用4123无极12V直流控制24V的交流继电器，并利用光耦合器件P521和MCU隔开。89C51的P1初始值为0FFH，所以加一个74LS04反相器使得继电器初始不产生闭合，使用MC1413为无源驱动器，IN4007组成继电器的续流二极管。