组合秤控制系统设计与应用

kenwei

摘要：本文介绍了组合秤的称量过程，阐述了组合秤控制系统硬件和软件组成，分析了系统能达到的性能和特色。
关键词：组合秤；步进电机

引言
组合秤自20世纪70年代问世以来，在食品、医药、化工等行业得到了广泛的应用，它解决了不均匀物料的计量包装问题，具有计量精度高、包装速度快、可靠性高等特点，尤其对某些价值较高的颗粒或块状产品可实现快速、准确定量包装，精度可控制在±1克以内，最快称量速度达240包／分。由于进口组合秤价格十分较贵，使其应用受到限制。

一.组合秤的称量过程
组合秤主要由称量机构和控制系统组成，JW-A防水型10头电脑组合秤是中山市精威包装机械有限公司在全球主打产品之一,该组合秤有10个称量斗，目标组合重量3000克,速度≥60包／分，精度可控制在±1.5克以内。物料从集料斗，经圆形振动分配器和径向进料器，按要求定量将物料进入相应备料斗暂存，备料斗料门打开，物料进入称料斗进行称量，备料斗放完料后，其料门关上，继续存料。微机将测定的十个称量值进行组合计算，总共有210-1共计1023个组合方式，从中选出最佳称量组合，属于最佳称量组合的称料斗料门打开，物料经卸料仓流出进入包装。同时，径向进料器自动给卸空的备料斗加料。如此循环往复，直到人为停止。若某称料斗在连续30个工作循环中未被选中，则该称料斗被强迫强制排放一次，在含该称料斗重量的组合中选择最佳组合，并对卸掉物料的该称料斗的称重传感器自动调零。料门的开闭采用步进电机驱动，根据物料的特性细微调整料门开闭速度。集料斗中的料位由光电传感器检测。

二．系统硬件设计
1．放大器
AD620是一种体积小、低功耗、高精度仪表放大器。它适用于精确的数据采集系统和多路转换应用系统。
2. A／D转换器
逐次比较式模数转换器，它的转换速度和精度较高，功耗低且有耗电仅10A的关闭方式，一次转换时间为9.4s，具有单双两种极性输入和三态串行数据输出方式，内带采样保持电路。由单片机或PLC来控制A／D转换过程。

3．步进电机驱动电路
备料斗和称料斗共有20个料门，为使料门开闭动作平稳，防止物料破损和卡料，每个料门的开闭都用步进电机驱动。
三．系统软件设计
组合秤在工作时，要完成70 包/ min（1 包/s）以上的能力，即至少要在1s 钟内完成重量检测、组合计算、查找最佳组合等，从而完成一次包装，其中组合计算费时相对较多，高性能的单片机或PLC，可直接完成检测、计算、控制输出，既能满足组合秤实时控制的精度要求，又能满足包装速度要求，是一种较有效的控制方式。控制系统工作时，由单片机或PLC发信号给多路开关，分时选择10 个称重传感器，信号经放大、A/D 转换，输入到单片机或PLC，并对10 个输入值进行组合计算，得到最佳组合所在的一组称量斗编号，根据编号控制对应步进电机的转速和方向，使该组料门打开，完成卸料，然后关闭料门；储料斗中的料位由光电检测开关检测。另外，本系统还设计了显示、报警和键盘电路，使系统功能更加完善。
4  结束语
组合称量技术以其高精度，高速度代表了当今称量技术的最高水平及发展的方向，以前我国主要靠从日本、澳大利亚等国进口，由于价格昂贵，阻碍了电脑组合秤的广泛应用与普及。但随着我国的商品包装向高速、高准确度的方向快速发展，电脑组合秤必会快速地进入我国的商品加工、包装行业。可以说，包装行业的发展推动了称量技术的发展，同时，称量技术也提高了包装水平，促进了包装行业的发展。
     广东精威智能机器有限公司现已成为中国大型组合秤专业制造基地。是中国第一家在组合秤领域获得“广东省产学研科技项目结合奖”荣誉的公司，2017年依靠国外87个国家、国内外800多个新老客户的大力支持，实现销售5000多套称重包装设备，2018年精威公司布局半自动化生产模式、细化分部件专业化生产模式，可以在加快生产周期的同时实现7000台套的产能。精威毫无疑问已成为包装机械行业赖以放心的品牌。