本文介绍了基于87C520CPU为核心的动态称重皮带秤仪表SA201H。以及该表的功能和设计原理。
随着高炉强化冶炼和喷煤粉量的提高，炼铁对质料的要求越来越高。在球团生产工艺进程中，须要将铁料、燃料、熔剂、返矿等几种质料按肯定比例配成殽杂料，配比的精确性以及配料体系的可靠性将直接影响烧结矿、球团矿质量和经济效益。在钢厂球团多套自动配料体系中，议决以单个87C520CPU为核心的动态称重仪表所组成的一个个体系为子控制体系，将现场的重量信号收罗和处理惩罚处罚，交由上位高级机处理惩罚处罚，并由单个87C520CPU为核心的动态称重仪表完成信号处理惩罚处罚和发出控制指令，成了稳固可靠，先辈成熟、轻便实用的烧结自动配料系列产品。本文所介绍的便是钢厂球团配料计量中采取的最新技能研制和生产的高精度、高可靠性的新一代皮带秤仪表SA201H。该仪表可与种种差异规格的皮带秤秤架组合利用，对种种散状质料举行连续计量和定量配料的实时控制。该仪表采取87C520CPU和24位A/D转换器，其智能化的PID电流输出可以议决调速器或变频器对种种滑差电机以及互换电机举行调速控制，以顺应于圆盘给料机、电振器、螺旋给料机等给料配置以及直接拖料等定量给料要领的控制须要。
1 工作原理
SA201H皮带称仪表的工作原理图如图1所示。图1 SA201H皮带称仪表的工作原理图
由力传感器检测到物料的重量转变成毫伏级电压信号，经过运算放大器处理放大后，A/D转换单元进行转换。转换结果由SA201H中的CPU按一定的数学模型进行实时运算和补偿，得到瞬时流量和累计重量。计算结果可以通过LCD显示，也可通过外围电路以标准信号的方式输出。SA201H仪表还可以通过RS485接口与计算机之间进行通讯，从而实现计算机管理和网络控制系统。
系统采用220VAC供电，并输出给传感器高精度的可调直流稳压电源，电源的电压大小根据现场传感器和仪表间的距离来调整。
2 SA201H仪表主要技术指标
仪表称重线性度：0.02%F?S；
称重输入灵敏度：0.15μV/d；
仪表与称重传感器距离：≤1500 m；
皮带秤动态计量准确度：±0.25%，±0.5%，±1.0%，（20~100%额定流量）；
皮带秤动态配料准确度：±0.5%，±1.0%，±2.0%，（20~100%额定流量）；
仪表工作温度：-10℃~+40℃。
3 系统构成
3.1 单片机系统
系统控制器选用INTEL公司生产的MCS-51系列单片机87C520，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机体系结构和指令系统。
87C520内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、32k片内程序存储器（EPROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
此外，87C520还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU，而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。
3.2 A/D转换系统
该系统采用ADS1212作为模/数转换器，它是一个具有高精度、宽动态特性的Δ－Σ型A/D芯片。1）ADS1212特点
(1)Δ－Σ型A/D转换器。
(2) 采样数据输出速率在10Hz时有效分辨率时可达到20位，采样数据输出速率在1000Hz时有效分辨率可达16位。
(3) 最低功耗为1.4mW。
 (4) 差分输入。
 (5) 具有可编程的增益放大器。
(6) SPI兼容SSI接口。
(7) 可编程设置采样速率。
(8) 可使用内部或外部的参考电压。
(9) 具有芯片自校准功能。
2）主要性能
可编程增益放大器的增益(G)可设为1、2、4、8、16，而加速因子(TMR)也可设为1、2、4、8、16，它们之间的关系为乘积应≤16。采样精度同增益和加速因子的设置都有关系，这里需要指出的是，不能同时追求采样速度和采样精度，只有选取合适的速度和精度才能最大限度的发挥该芯片的优势。3）主要功能寄存器
ADS1212内部有5种功能寄存器。其中指令寄存器(INSR)和命令寄存器(CMR)用于控制转换器的操作。数据输出寄存器(DOR)用于存放最新的转换结果。零点校准寄存器(OCR)和满量程寄存器(FCR)用于对转换结果进行校准。
3.3 LCD显示及驱动系统
本系统采用串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片HD7279A。
HD7279A是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式，此外，还具有多种控制指令，如消隐、左移、右移、段寻址等。HD7279A具有片选信号功能，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口。
4 按键电路
利用一键多用、双键服用技术、依靠有限的按键，结合LCD显示，可以完成用户参数、厂家参数设置。实时显示瞬时重量，瞬时流量，控制状态，并能利用按键切换显示累计量、机号—波特率、零点值，满载率，配比号，配料设定值；传感器所受载荷等参数的显示。
5 软件设计
5.1 模块初始化
当仪表通电后，系统需对时钟源、输入输出端口、定时器、通讯模块、A/D转换器的寄存器进行初始化；对ROM和EEROM进行初始化。
5.2 按键和显示模块
显示模块包括正常情况下的显示子程序和配合按键功能的显示子程序，后者作为按键子程序一道作为中断服务子程序，编制设定参数菜单程序。5.3 信号采集、流量及控制计算
87C520CPU按一定的时间进行采样，同时打开运算放大器，ADS1212转换器得到的是经过运算放大器放大的数字量。
动态称重的计算模型比较复杂，其基本表达式分别为：
Qn=(P1+p2+……+pn)A*C
式中:
pi——第I皮带上物料重量，单位为Kg；
A——校量系数；
C——斜率系数。
5.4 通讯模块
定义串口之间的通讯接口协议，通讯子程序作为中断服务子程序响应串口的中断请求。
6 应用
SA201H仪表的应用主要在以下几个方面
1）称重显示仪表
2）智能仪表
可以作为单个的智能仪表。作为单个的智能称重和分析控制单元工作，也可作为PLC及其它高级控制系统的下位机来组成系统，信号方面，可输出0-10V、4-20MA控制信号，也可以作为智能显示仪表7 结束语
本文介绍了SA201H称重仪表的功能和设计原理。实践证明，该仪表在钢厂球团的使用中取得了很好的效果，具有使用方便，性能稳定可靠等特点，值得在钢厂、矿山，码头等需要进行动态称重的领域推广使用。

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