智能混凝土搅拌站称重仪表.pdf

图 1 传统分布式搅拌站控制系统 基金项目： 长沙市科技计划资助重点项 目( K Z B 0 6 4 0 0 2 ) 图 2 采用 C A N总线的新型搅拌站控制系统 一 一 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 V 图 4 新型称重仪表工作原理 1 1 基于 C N接 口的传 感 器 数据采集模块原理 传感器数据采集模块由信 号采集处理子模块、 通信子模块 和电源电路组成， 如图5 所示。 信号采集处理采用 T I 公司 的 M S C 1 2 1 0单 片 机 ， M S C 1 2 1 0 集成一个增强型的 8 0 5 1 内核 、 具有可编程增益( 1 1 2 8 倍) 放大 器和 8 路 2 4位高精度 一 模 数转换器( D ) ， 可以容易地实 一 6 一 称重传 感器 显示控制模块通过 C A N总线接收传感器数据 I 传感器信号采集子 模块i H ： 匝 I 回 I I 套 巾 I M C u I I 竺 H I ： I J J 电源 电 路 图 5 传感器数据采集模块 抗干扰 电 路 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m i 一 键盘电路 l i l L E D j l驱 动 H D 7 2 7 9 I i 一 ， ! ，r鼻! 信 息处理 予模块( C 8 0 5 1 F 0 4 0 1 l C A N , M CU l 线 接 口 I 芯 片 光 耦 l驱 动 P C 8 1 7 I电 路 电源 电路 图 6 显 示控制模块 采集模块发送的信息， 转换成重量值， 经过主程序的 处理， 显示重量并发送相应的控制信息。 信号处理部分采用 C y g n a l 公司的 C 8 0 5 1 F 0 4 0 单片机，它是集成在一块芯片上的混合信号系统级 单片机， 2 5 M I P S 高速流水线式 C I P 一 5 1 控制器内核 ， J T A G调试接 口， 6 4 k B的可编程 F L A S H存储器 ， R A M可存储 4 3 5 2( 4 0 9 6 + 2 5 6 ) k B ， 6 4 个 I 0端 口 管脚， 同时有一个 C A N 2 0 B集成控制器， 可在工业 温度范围一 4 5 + 8 5 内采用 2 7 V到 3 6 V 的工作 电压。 通信电路采用 C 8 0 5 1 F 0 4 0上集成的 C A N控制 器，高速光耦隔离 6 N 1 3 7 和 C A N收发器 A 8 2 C 2 5 0 组成 ， 为了提高抗干扰能力， 达到完全隔离的目的， 在电源电路部分也采用了 D C D C 模块来对光耦右 边的通信电路进行供电。 显示电路采用 H D 7 2 7 9 驱动 L E D 。该芯片具有 串行接口，可以同时驱动 8 位共阴极数码管和连接 6 4 键的键盘矩阵， 单片即可以完成数码显示和键盘 接口的全部功能， 而且该芯片自 带 R C振荡电路， 无 需外接时钟， 与单片机的接口电路简单， 只需 4 条 I O线 。 2 新型称重仪表的软件组成 新型称重仪表的软件包括数据采集程序和显示 控制程序两部分，分别安装在传感器数据采集模块 和显示控制模块内。 2 1 数据采集程序 数据采集程序包括 A D转换中断子程序、 数据 GN D 处理子程序 、发送数据子程序和接收处理子程序 数据采集程序流程如图7 。 I开 始 】 工 MS C1 2 1 0 初始化 S J A1 0 0 0 初始化 启动A D转换 据 ( 垫 鳖 塑 ! 执行c A N 发送子程序 ! 执行c A N 接收子程序 图 7 数据采集程序 流程 图 2 2 显示控制程序 显示控制程序包括初始化子程序、开机自动置 零子程序、 菜单子程序、 零点跟踪子程序、 自动配料 子程序、 手动配料子程序和通信子程序， 各程序互相 配合实现搅拌站控制的主要功能。主程序流程如图 8所示 。 3 C A N总线智能节点设计 新型称重仪表的 C A N B U S网络结构如图 9所 示， 其中， P c为上位监控机、 c 1 一c 3 2 为显示控制模 块、 S 1 _S 3 2 为传感器数据采集模块、 M C为手持监 1 I 嘲国嘲目 爱 一一一一一。 一。一一。 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m L E DI检 程 序 初 始化 子程序 开 机 自动 置零 子 程序 0 x Y Y + 0 x 4 0 ： 发送数据帧， 向P C发送参数、 配方 数据 ； 0 x Y Y + 0 x 6 0 ： 发送数据帧， 向P C发送系统状态、 任务进程数据； O x l O 0+ 0 x Y Y 茎 兰 堡 壁 I 4 结束语 N 据是 运 立 = = = = 子程 显 示 子程 序 料 启 自动 配 料子 程 N 一 爵磊 N 图 8 显示控制模块主程序流 程图 D 图 9 CA NB US网络结构 控器( 可选) 。 下面以显示控制器节点 C Y Y ( Y Y： 控制器节点 编号 1 Y Y 3 2 1 为例说明 C A N B U S的 I D分配， P C ( MC )和传感器数据采集模块节点 S Y Y的 I D分配 原理和 C Y Y是一样的， 通过 I D的互相匹配， 就可以 实现各个节点之间的相互通迅，传输不同的数据和 命令。 O x O 0 ( 广播 I D ) ： 用于接收系统同步控制和紧急 控制命令； O x Y Y： 接收数据帧， 用于 P C参数设置、 配方设 置和参数查询 ； 0 x Y Y + 0 x 2 0 ： 接收数据帧 ， 接收 S Y Y反馈的传 感器信息； 一 8 一 将 C A N现场总线引入搅拌站称重仪表， 在满足 搅拌站称重系统要求的同时，与传统搅拌站称重仪 表相比具有布线简单， 现场组网方便灵活， 信号传输 可靠等优点。 该新型称重仪表已取得国家专利， 并批 量应用于三一的混凝土搅拌站， 具有广阔的市场前 景。所达到的具体技术指标为： 准确度 输入信号范围 级 ， n = 3 0 0 0 0 1 2 5 mV 非线性 0 0 1 F S 传感器供桥电源 D C 5 V， 3 5 0 m A 显示双排 6位 L E D显示 分度值 0 0 0 5 0 0 1 0 0 2 0 0 5 0 1 0 2 0 5 1 ， 2 5 可选 键盘 轻触式 P V C开关， 共 4 个功能键 通讯接口 C A N接口， 波特率 2 5 0 k B s 控制点输出容量场效应管输出最大 6 0 V ， 3 A 使用电源D C 9 3 6 V 工作温度 0 4 0 参考文献 1 】 赵元黎， 杨雷 ， 郑国恒 基于现场总线的微机控制混 凝土配料 J 水利电力机械， 2 0 0 2 ( 6 ) ： 2 2 2 3 2 】 饶运涛， 邹继军， 郑勇芸 现场总线 C A N原理与应 用技术 M 】 北京： 北京航空航天大学出版社 ， 2 0 0 3 通信地址 ：湖南省长沙市 ( 4 1 0 1 0 0 ) 三 一重 工 智能 工 程研 究本 院 ( 收稿 日期： 2 0 0 7 0 9 2 0 ) 维普资讯 http:/ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m