水泥自动定量包装控制器的设计

论文摘要

水泥广泛应用于工业建筑、民用建筑、交通、水利、农林、国防、海港、城乡建筑和宇航工业、核工业以及其它新型工业的建设等领域，它应用面广、使用量大，是国家建设和人民生活中不可缺少的重要材料，水泥工业是国民经济中直接关系到国家各项基本建设和人民居住环境改善的主要支柱产业。动态称重技术是我国发展较晚的技术，与静态称重相比，其主要特点是对不同设备，不同测试对象的数据形成、噪声干扰大小和测试方式均不同。本文通过对国际、国内水泥自动包装机的发展现状和应用要求的综述，以水泥定量下料动态称重控制器为研究对象，并基于螺旋给料式的机械结构，阐述了影响定量包装精度和速度的几个主要因素和它的重要因素。明确了定量包装控制器的工作指标。提出了对空中量的预测控制算法。详细分析了水泥定量下料动态称重控制器的硬件和软件的设计过程。硬件部分主要研究了定量控制器中的单片机、传感器和滤波、放大电路元件的选择依据，高性能的内置24位ADC的单片机MSC1210在系统中应用电路的设计方法及其优点，采用TopSwitch系列开关电源芯片为系统设计的高精度开关电源等功能模块的应用电路设计方案，抗干扰调试等。为系统提供了强有力的硬件保证；软件着重分析了显示驱动、ADC编程、物料称量和实现控制方法的编程和误差校正方法；以高精度的硬件电路为保障，有效地处理了空中量对定量精度的影响。最后阐述了软、硬件系统的系统实现。完成了一种高精度、高可靠性的粉状物料定量包装控制器的研究和设计工作。通过实验室环境测试结果表明：定量误差可控制在千分之一，与我国质量技术监督局和国际法制计量组织(OIML)规定的允许误差相比，技术指标先进，定量速度达240pcs／h(还受定量值和机械结构影响)；另外，因本系统人工设置参数较多，只有批量较大的定量包装计量时，才能更充分显示出其高精度，高效率的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水泥工业的现状与发展
• 1.2 定量包装动态称重控制器的现状
• 1.3 人工智能在水泥称重中的应用
• 1.4 本论文主要研究工作
• 第2章 基于神经网络技术的动态定量称重控制算法研究
• 2.1 定量包装的定义及机械结构
• 2.1.1 定量包装的定义
• 2.1.2 螺旋给料系统的机械结构
• 2.2 控制原理
• 2.2.1 过程模型分析
• 2.2.2 控制系统组成
• 2.3 NN控制器设计
• 2.4 自动零位跟踪控制法
• 2.5 本章小结
• 第3章 水泥自动包装机控制器的硬件设计
• 3.1 系统框图
• 3.2 MSC1210概况
• 3.3 信号采集模块
• 3.3.1 ∑-△型 ADC的原理
• 3.3.2 ∑-△型 ADC的优点
• 3.4 通讯模块
• 3.5 人机接口模块
• 3.5.1 VFD显示电路
• 3.5.2 μPD16311概述
• 3.5.3 MAX7219概述
• 3.5.4 电路设计
• 3.6 传感器的选择
• 3.6.1 称重传感器的选择
• 3.7 数字量输入输出接口
• 3.8 开关电源的设计
• 3.8.1 TOPSwitch芯片特点
• 3.8.2 芯片简介
• 3.9 电源电路的设计过程
• 3.9.1 稳定性需求
• 3.9.2 变压器设计
• 3.9.3 参数计算
• 3.9.4 电源指标
• 3.10 本章小结
• 第4章 定量包装控制器中的软件设计
• 4.1 主程序
• 4.2 VFD和数码管显示模块
• 4.3 键盘模块
• 4.4 ADC模块
• 4.5 主控模块
• 4.6 空中量修正模块
• 4.7 软件滤波模块
• 4.8 本章小结
• 第5章 系统的抗干扰措施及误差处理
• 5.1 抗干扰的必要性
• 5.2 控制器硬件上的抗干扰措施
• 5.2.1 PCB设计中注意的问题
• 5.2.2 电源干扰的抑制
• 5.2.3 传感器外部噪声干扰的抑制
• 5.3 控制器软件上的抗干扰措施
• 5.4 系统测量误差的减小
• 5.4.1 系统中误差来源
• 5.4.2 减小系统测量误差的方法
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 设计原理图
• 致谢
• 工程硕士研究生个人简历