0引言
随着包装设备智能化、自动化水平不断发展,以及人们对包装效率和包装精度的要求不断提高，传统的单秤工作包装机已经满足不了广大用户的需求。因此开发一种双秤交替使用的粮食包装机械已成为二种必然⑴。本文对粮食包装行业需求的双秤定量包装机进行研究，介绍了双秤定量包装机的机械结构、控制硬件和控制软件等部分的设计。包装机以STC公司的Stc89c52单片机作为该系统核心处理部分。为保证传输信号的精度，包装机采用了HBB波纹管称重传感器。同时为了保证D/A转换的精度采用了MAX1224/MAX1225系列12位串行A/D转换器。
1称重控制分析
动态定量称重的关键技术在于解决称量精度与速度的矛盾。动态称重过程的被控对象具有惯性、滞后、非时变等非线性环节的特性，是单输入单输出的无自平衡能力的二阶纯滞后对象。称重过程不确定因素多，误差主要来源于物料、给料装置、称量装置和控制系统。定量称重是一个动态过程,动态称量精度与控制过程中的每一个环节密切相关。它需要在短时间内对被称量物料的质量加以判断、检测，通过算法运算控制调整物料流量、修正因空中飞料的测量误差,为下一次称量做准备。一次称量过程如下:釆样，物料质量经传感器转换成对应电压信号，经高精度放大、数字滤波、12位高精度A/D转换,得到的数字量与设定量程数字量比较，获取此次称量误差，将此误差经过处理输入控制器,控制器根据不同的控制算法输出控制量，经D/A转换成模拟电压信号驱动执行机构，并通过终端部件——阀门改变给料量，直到下一采样时刻到来。这样就构成了一个反馈的闭环控制回路，直至系统反馈值无限逼近给定值，控制器输出为零。
2机械结构设计
2.1包装机的结构组成与作用
包装机的所有机械元件均采用气动控制。实现了反应时间短,控制精度高的目的。在整个过程中，单片机控制系统发出电信号,再通过运放电路控制电磁阀从而实现对各阀门气动元件的控制。双秤定量包装机的机械结构如图1所示。

包装机的具体机械结构说明，图1示出此包装机分为A称重系统和B称重系统。在储料斗的下方设计成了衩型结构,分别安装了两套气缸和电磁阀对放料进行控制。为实现称重更精确，阀门实行了分料速控制，从而对下料的落差控制更加精确。在中间部位的关键称重料斗上分别安放了3个HBB波纹管称重传感器，三者分别成120。。确保了称重的稳定性。同时两套电磁阀和气缸配合结构来控制着A秤和B秤的卸料。在下方是夹袋部分，采用一个电磁阀同时控制2个气紅作用。当夹袋请求发出后2气缸相对外伸，从而将包装袋夹紧。当松袋请求发出后2气缸相对回缩，从而将包装袋放下⑵。
2.2包装过程的时序图
图2示出，在双秤交替使用过程中，首先A秤、B秤分别延时小时间到后，开始加料过程。以A秤为例系统首先使A秤大投、A秤中投。A秤小投信号有效,开始慢速加料过程。但A秤料斗中的物料重量N单秤目标值一A秤大投提前量时，控制系统发出信号关闭相应的A秤大投输出信号,A秤进入中速加料过程，同时单片机定时器启动坛、在知时间内，不对当前秤斗内的重量进行判别（以避免过冲），知延时过后，定时器发出中断将实时检测料斗内的重量。当A秤秤料斗中的物料重N单秤目标值一A秤中投提前量时,控制系统将关闭A秤中投信号,A秤进入慢速加料过程，同时单片机中的定时器知再次启动。在知时间内，不对当前秤斗内的重量进行判别（以避免过冲），」延时过后，定时器发出中断将实时检测料斗内的重量。当A秤秤料斗中的物料重N单秤目标值一A秤落差值时，控制系统将关闭A秤小投信号,A秤加料过程完成。A秤定值输出有效，同时开始勺延时上时间到后，启动定时器益，当歸延时到后定时器发出中断使得单片机发出A秤卸料信号，卸料后系统判断A秤料斗内的物料是否低于近零值，低于则启动定时器％,%时间到后，单片机关闭A秤的卸料信号完成一次定量循环。B秤的定量过程与A秤相同。

3控制系统设计
3.1控制系统硬件设计

图3示出，系统运用单片机作为主要控制核心部件，在阀门控制方面主要用电磁阀作为电一气转化的执行元件。单片机在接受到夹袋请求及A、B两秤传感器传来的信号以后，进行分析计算，做出对储料斗阀门及卸料松袋阀门电磁阀电信号响应。电磁阀接到电信号后发生动作，气缸伸缩达到张开关闭阀门的效果。
3.2主机的软件工作流程
(1)初始化，包括中断和定时器的初始化,A秤、B秤传感器信号的初始化。(2)判断夹袋请求的状态,若未发出请求，等待，否则，进行装料。同时程序到(3)o(3)判断A、B计量称重秤是否到达目标值，若不到秤，等待，否则，到(4)o(4)清空到秤标志，给A秤或B秤发出放料信号。(5)延时到一定时间后，打开袋夹，同时清除给甲或乙机的放料信号，返回(2)。外中断服务程序0：1)禁止外中断1中断;2)设定甲机到秤标志;3)返回。外中断服务程序1:1)禁止外中断0中断;2)设定乙机到秤标志;3)返回。定时器0中断服务程序：1)判断按钮按下状态，为高，到(4),为低，到(2)。2)延时一段时间，判断按钮按下状态，为高，到(4),为低，到(3)。3)设定按纽按下标志。4)重装定时器初值，返回〔3-句。
4结束语
本文介绍了双秤式包装机的整体机械结构和机械控制系统。给出了包装机的工作时序，阐述了整机的软件作用机理。目前，本产品已经在衡鑫包装机械厂批量生产，并在玉米包装行业中得到应用。产品在内蒙古奈曼旗农场进行了现场实际应用,取得了很好的效果。其包装速度达到每分钟10~12袋。包装精度也达到了2%。。但在现场实践中也存在着一些小的问题，相信对双秤定量包装机的进一步开发研究会取得更好的效果，其结构和控制也将会被推广到其他包装行业中。

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