電磁振動定量給料機是一種新型給料設(shè)備，用來把塊狀、顆粒狀及粉狀物料從儲料斗中均勻連續(xù)或定量地給到受料裝置中去。在工業(yè)生產(chǎn)中，定量給料設(shè)備廣泛應用于煤礦、冶金、化工、食品等行業(yè)中。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對配料的精度要求越來越高，因此開發(fā)和研制定量給料機的自動控制系統(tǒng)，提高配料精度和設(shè)備的自動化水平，具有重要的現(xiàn)實意義。
1.系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
工作時，電磁振動給料機按控制給定量，將貯料斗里的物料送給固體流量計，流量計將實際給料量檢測出來，反饋給控制系統(tǒng)。如果實際值與系統(tǒng)的給定值不相符，調(diào)節(jié)電磁振動給料機，使給料量達到系統(tǒng)的值。從溜槽式固體流量計流出的物料經(jīng)水平振動輸送機，垂直螺旋輸送機又回到貯料器中，構(gòu)成一個循環(huán)系統(tǒng)。如果實際值與系統(tǒng)的給定值相符，物料就由輸料口輸出。采用控制給料機的振幅來達到定量給料，作為控制對象的電磁振動給料機的振幅，由晶閘管控制的電壓決定。
主要分為8個部分對系統(tǒng)進行設(shè)計，即電源系統(tǒng)設(shè)計、程序監(jiān)視器設(shè)計、存儲器的設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計、鍵盤顯示接口設(shè)計、強電驅(qū)動I/O口設(shè)計和串行口擴展設(shè)計。
在整個單片機系統(tǒng)設(shè)計中，電源的設(shè)計是要首先考慮的，為8031供電為直流+5V，ADC574和DAC1210供電需+5V和一組+/-12V電源，控制強電繼電器則需要+12V供電。通過輸入、降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，輸出所需電壓。
由于單片機的自身抗干擾能力較差，尤其是在一些條件比較惡劣，噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機因外界干擾而導致死機的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作，設(shè)置程序監(jiān)視器MAX692是為了有效地抗干擾和保護數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)可靠工作。
系統(tǒng)采用8031單片機來開發(fā)，擴展一片27256程序存儲器和一片6264數(shù)據(jù)存儲器。選用74LS138譯碼器作為芯片的片選，系統(tǒng)輸入模擬量和輸出模擬量各一路，考慮系統(tǒng)對精度的要求，分別選用12位的ADC574和12位DAC1210作為系統(tǒng)A/D和D/A的擴展，A/D和D/A與CPU之間采用總線隔離技術(shù)，從固體流量計測出的流量經(jīng)電阻應變式測力傳感器，轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)ADC574轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，經(jīng)單片機中PID控制，控制DAC1210的輸出電壓控制晶閘管，再調(diào)節(jié)給料機的振幅。系統(tǒng)中有2個垂直螺旋輸送機的振動電機、2個水平輸送機的振動電機和1個電振機需要控制啟動和停止，單片機通過光電隔離將控制信號傳給這些強電控制設(shè)備。用8155擴展8個鍵盤、8個七段數(shù)碼管顯示接口。采用PC機作為上位機，單片機作為下位機的分布式結(jié)構(gòu)，選用MAX485芯片對8031的串行口進行擴展，實現(xiàn)主機對叢機的遠距離現(xiàn)場控制。
系統(tǒng)控制框圖：反饋量經(jīng)A/D將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后與設(shè)定量作差值運算，經(jīng)PID控制器運算，輸出結(jié)果經(jīng)D/A變成模擬量，調(diào)節(jié)相應的參數(shù)，控制執(zhí)行機構(gòu)，達到調(diào)節(jié)的目的。
2.軟件設(shè)計
將系統(tǒng)程序分為五大主要模塊即主程序模塊、顯示模塊、鍵盤操作模塊、串行口通信模塊、定時器TO中斷處理模塊和PID控制模塊。
主程序模塊對系統(tǒng)進行初始化。顯示模塊是將片內(nèi)RAM的顯存信息送給8155輸出顯示。鍵盤操作模塊功能是進行參數(shù)設(shè)置、標定以及系統(tǒng)啟動和停止的控制。串行口通信模塊設(shè)置串行口工作方式為3，實現(xiàn)多機通信，由于下位機的實時性較高，因而一般采用串行中斷的方式進行通信，定時器TO中斷處理模塊主要是實現(xiàn)計數(shù)、順序啟動設(shè)備、延時停機。PID控制模塊是根據(jù)PID控制增量式算法算出△u(n)，再根據(jù)u(n)=u(n-1)+△u(n)算出控制量u(n)，并將其轉(zhuǎn)換成整數(shù)，發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器。
3.總結(jié)
電磁振動給料機由于運用了機械振動學的共振原理，消耗電能少。采用單片機控制電磁振動給料機給料均勻，調(diào)節(jié)給料機的振幅，在額定振幅范圍內(nèi)，通過輸入自動控制信號可以直接調(diào)節(jié)振幅，可以調(diào)節(jié)給料機的給料量。具有結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)節(jié)，工作穩(wěn)定和遠距離微機控制等特點，可實現(xiàn)生產(chǎn)流程的集中控制和自動控制。(圖/文arttbs.com)