专利名称：配料控制器及其配料控制方法
技术领域：
本发明涉及一种称重计量仪表，尤其涉及一种配料控制器及其配料控制方法。
背景技术：
在食品加工、烟草加工、化工产品加工、饲料加工等工业生产过程中，一些散装物料的配料需要称重测量配料控制。目前的配料系统一般包括物料斗，其上设有若干个用于不同物料投放的投料口，每种物料的投料口都设有粗投口和细头口，物料斗下方设有重量传感器，还包括用于物料投放控制的配料控制器。使用时，将配料控制器与重量传感器和每种物料的投料口控制阀相连，通过配料控制器设置好待配料中每种物料(假设有三种物料)的总投放量、每种物料的粗投阈值以及所有物料的投放顺序，然后同时启动第一种物料的粗投头口和细头投口进行投料，此后配料控制器判断重量传感器传回的瞬时重量信号是否达到第一种物料的粗投阈值，如果达到则关闭其粗投头口，然后判断重量传感器传回的瞬时重量信号是否达到第一种物料的总投放量，如果达到则关闭其细头投口，从而完成第一种物料的投放，依此类推，根据投放顺序进行第二种物料和第三种物料的投放，此后， 配料控制器发送卸料信号至物料斗，使其进行物料自动卸载，从而完成一次物料配料过程。 专利号为03143256. 5的中国专利也公开一种连续自动配料机及其配料控制方法，其是通过PLC加步进电机构成的散料自动控制系统。然而该连续自动配料机对外界温度敏感、抗干扰能力差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能稳定可靠的配料控制器及其配料控制方法。为达到上述目的，本发明一方面提供了一种配料控制器，包括传感器输入端子，用于接收重量传感器输出的瞬时重量信号；滤波电路，用于滤除所述瞬时重量信号中的高频干扰；放大电路，用于将所述滤波电路处理后的瞬时重量信号进行放大；MCU，预存有待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序，用于在投放过程中获取所述瞬时重量信号和所述MCU内置的测温�？槭涑龅牡鼻巴饨缥露刃藕牛菽谥玫腁D转换�？榻鏊彩敝亓啃藕藕退鐾饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⒏莸鼻袄奂又亓�、对应物料的粗投阈值、对应物料的总投放量和投放顺序进行投放控制；显示驱动电路，用于实时将所述MCU计算出的累加重量发送至数码管显示；光耦及驱动电路，用于将所述MCU输出的控制信号进行抗干扰隔离后驱动输出；键盘电路，用于设置仪表参数，所述仪表参数包括待配料中每种物料的总投放量、 每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序。
本发明的配料控制器，所述根据数字化后的外界温度信号对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，具体包括根据公式y = y_k*At对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，其中，y 为瞬时重量，k为温度补偿系数，At当前时间。本发明的配料控制器，还包括用于所述MCU与上位机通讯的RS232通讯�？楹蚏S485通讯�？椋约坝糜谒� RS232通讯�？楹退鯮S485通讯模块之间模式切换的通信切换电路，所述通信切换电路分别与所述RS232通讯�？榈囊欢撕退鯮S485通讯�？榈囊欢讼嗔⑼ü谟胨� MCU相连。本发明的配料控制器，还包括保护电路，用于对输入或输出所述RS485通讯�？榛蛩鯮S485通讯�？榈男藕沤锌垢扇糯恚霰；さ缏贩直鹩胨鯮S232通讯�？榈牧硪欢撕退鯮S485通讯�？榈牧硪欢讼嗔�。本发明的配料控制器，还包括端子排，其上集成有所述光耦及驱动电路、所述保护电路的输入或输出端子。再一方面，本发明还提供了一种上述配料控制器的配料控制方法包括以下步骤同时打开待配料中第一种物料的粗投口和细投口进行所述第一种物料的投放；在投放过程中获取重量传感器输出的瞬时重量信号和所述MCU内置的测温�？槭涑龅牡鼻巴饨缥露刃藕牛桓菽谥玫腁D转换�？榻鏊彩敝亓啃藕藕退鐾饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛辉诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ欢晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⑴卸系鼻袄奂又亓渴欠翊锏剿龅谝恢治锪系拇滞躲兄担绻锏剑蚬乇账龅谝恢治锪系拇滞犊� ；判断当前累加重量是否达到所述第一种物料的总投放量，如果达到，则关闭所述第一种物料的细投口；根据投放顺序并依照上述方式进行所述待配料中其他物料的投放。本发明的配料控制方法，所述根据数字化后的外界温度信号对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，具体包括根据公式y = y_k*At对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，其中，y 为瞬时重量，k为温度补偿系数，At当前时间。本发明的配料控制方法，所述配料控制器还包括用于所述MCU与上位机通讯的RS232通讯�？楹蚏S485通讯�？椋约坝糜谒� RS232通讯模块和所述RS485通讯�？橹淠Ｊ角谢坏耐ㄐ徘谢坏缏罚鐾ㄐ徘谢坏缏贩直鹩胨鯮S232通讯�？榈囊欢撕退鯮S485通讯�？榈囊欢讼嗔⑼ü谟胨� MCU相连。本发明的配料控制方法，所述配料控制器还包括保护电路，用于对输入或输出所述RS485通讯�？榛蛩鯮S485通讯�？榈男藕沤锌垢扇糯恚霰；さ缏贩直鹩胨鯮S232通讯�？榈牧硪欢撕退鯮S485通讯�？榈牧硪欢讼嗔�。本发明的配料控制方法，所述配料控制器还包括端子排，其上集成有所述光耦及驱动电路、所述保护电路的输入或输出端子。本发明的配料控制器包括用于滤除重量传感器输出的瞬时重量信号中的高频干扰的滤波电路，并且MCU内预存有待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序，在投放过程中MCU获取瞬时重量信号和MCU内置的测温模块输出的当前外界温度信号，根据内置的AD转换�？榻彩敝亓啃藕藕屯饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⒏莸鼻袄奂又亓俊⒍杂ξ锪系拇滞躲兄�、对应物料的总投放量和投放顺序进行投放控制，因此，本发明的配料控制器降低了其对外界温度变化的敏感性，其抗干扰能力亦得到了提高，从而整体提升了整个配料控制器的稳定性和可靠性。
图1为本发明一个实施例的配料控制器的电路框图；图2为图1中配料控制器的MCU部分的电路原理图；图3为图1中配料控制器的传感器接线端子及滤波电路部分的电路原理图；图4为图1中配料控制器的放大电路部分的电路原理图；图5为图1中配料控制器的键盘电路部分的电路原理图；图6为图1中配料控制器的显示驱动电路部分的电路原理图；图7为图1中配料控制器的通信切换电路及保护电路部分的电路原理图；图8为图1中配料控制器的RS485通讯�？榧癛S232通讯�？椴糠值牡缏吩硗迹煌�9为图1中配料控制器的光耦及驱动电路部分的电路原理图；图10为图1中配料控制器的端子排部分的接口结构示意图；图11为图1中配料控制器的电源电路部分的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述参考图1所示，本实施例的配料控制器包括传感器输入端子、滤波电路、放大电路、MCU、显示驱动电路、光耦及驱动电路、键盘电路、RS232通讯�？�、RS485通讯�？椤⑼ㄐ徘谢坏缏�、保护电路、端子排和电源电路等。其中，传感器输入端子用于接收重量传感器输出的瞬时重量信号。滤波电路用于滤除瞬时重量信号中的高频干扰。放大电路用于将滤波电路处理后的瞬时重量信号进行放大。MCU预存有待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序，用于在投放过程中获取瞬时重量信号和MCU内置的测温模块输出的当前外界温度信号，根据内置的AD转换�？榻彩敝亓啃藕藕屯饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⒏莸鼻袄奂又亓�、对应物料的粗投阈值、对应物料的总投放量和投放顺序进行投放控制。显示驱动电路用于实时将MCU计算出的累加重量发送至数码管显示。光耦及驱动电路用于将MCU输出的控制信号进行抗干扰隔离后驱动输出。 键盘电路用于设置仪表参数，如待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序等。而电源电路用于向设备供电。结合图2所示，MCU可以选择型号为AduC847的单片机及其外围电路，其外围电路包括与其相连的型号为74HCM5D的驱动芯片。结合图3所示，传感器输入端子第2、第3端子与滤波电路的输入端相连。传感器输入端子第6端子与滤波电路的ST端相连。滤波电路的SN-端和SN+端分别对应与上述单片机的第7和第8管脚相连。结合图4所示，放大电路可以选择型号为AD8552的放大芯片及其外围电路，其中， 该放大芯片的第3、第5管脚分别对应与滤波电路的+INA、+INB输出端相连。而该放大电路的SIG+、SIG-端子分别对应与上述单片机的第9和第10管脚相连。结合图5所示，键盘电路的四个按键SW1、SW2、SW3和SW4分别与上述单片机的第 52 第49管脚相连。结合图6所示，显示驱动电路可以选择两个型号为Max7219的集成化的串行输入 /输出共阴极显示驱动器U2和U3，显示驱动器U2的第1、第13和第12管脚分别对应与上述单片机的第22、第23和第M管脚相连。显示驱动器U3的第1、第13和第12管脚分别对应与上述单片机的第22、第23和第25管脚相连。结合图8所示，RS232通讯�？榘ㄐ秃盼狹AX232芯片及其外围电路，RS485通讯�？榘ㄐ秃盼狹AX485芯片及其外围电路，其中，MAX232芯片的第11管脚和MAX485芯片的第4管脚分别与选择开关SW7的两个选择端对应相连，选择开关SW7的公共端与上述单片机的第17管脚相连。MAX232芯片的第12管脚和MAX485芯片的第1管脚分别与选择开关SW8的两个选择端对应相连，选择开关SW8的公共端与上述单片机的第16管脚相连。结合图7所示，选择开关SW5与电阻Ll之间、选择开关SW6与电阻L2之间分别接有一个由TVS 二极管和电容并联构成的保护电路，用于保护通信芯片及MCU不受外部突发干扰伤害。其中，选择开关SW5的两个选择端分别对应与RS485通讯�？榈腏L+端子以及 MAX232芯片的第14管脚相连，选择开关SW6的两个选择端分别对应与RS485通讯�？榈� JL-端子以及MAX232芯片的第13管脚相连。结合图9所示，光耦及驱动电路包括两个型号为TLP521-4的光耦芯片U7a和光耦芯片U7b及其外围电路，以及两个型号为ULN2003的达林顿管Ulh和达林顿管U12b及其外围电路。其中，光耦芯片U7a的第2、第4、第6和第8管脚分别对应与上述型号为74HCM5D 的驱动芯片的第11、第18、第17和第16管脚相连，该光耦芯片U7a的第13、第11、第9和第15管脚分别对应与达林顿管Ulh的第1 第3管脚以及达林顿管U12b的第1管脚相连。光耦芯片U7b的第2、第4、第6和第8管脚分别对应与上述型号为74HCM5D的驱动芯片的第15、第14、第13和第12管脚相连，该光耦芯片U7b的第15、第13、第11和第9管脚分别对应与达林顿管Ulh的第4 第7管脚相连。结合图10 所示，端子排的 POW、OUTl、0UT2、0UT3、0UT4、0UT5、0UT6、0UT7、0UT8、 COMl为输出接口接外部24V电源和作用控制继电器线圈预留口。T)(D、R)(D和SG为485和232通信接口。EA、SIG-、SIG+、E-、E+为传感器线接口。ST和COM2为1路I/O输入信号接口，用于启动配料控制器。L、PE和L为AC220V电源接口。结合图11所示，电源电路主要由滤波器、变压器、桥式整流电路、滤波电路和若干稳压电路等构成，从而为配料控制器提供+12V、+5V等所需电源。上述配料控制器的工作过程如下1)、在设置好参数后启动配料过程。2)、同时打开待配料中第一种物料的粗投口和细投口进行第一种物料的投放。3)、在投放过程中获取重量传感器输出的瞬时重量信号和MCU内置的测温�？槭涑龅牡鼻巴饨缥露刃藕�。4)、根据内置的AD转换�？榻彩敝亓啃藕藕屯饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕�。5)、在对数字化后的瞬时重量信号进行滑动平均滤波后，根据数字化后的外界温度信号对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿。具体可以根据公式y = y_k*At 对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，其中，y为瞬时重量，k为温度补偿系数 (可根据大量实验得出)，△ t当前时间。6)、对温度补偿后的瞬时重量信号进行累加计算，并判断当前累加重量是否达到第一种物料的粗投阈值，如果达到，则关闭第一种物料的粗投口。7)、判断当前累加重量是否达到第一种物料的总投放量，如果达到，则关闭第一种物料的细投口。8)、根据投放顺序并依照上述方式进行待配料中其他物料的投放。9)、输出卸料信号至物料斗，使其卸料，完成一次配料过程。本发明的配料控制器特别适合于混凝土搅拌及浙青混合料设备的配料控制过程， 同时也适用于转炉以及化工、饲料等需要配料控制的场合。以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种配料控制器，其特征在于，包括传感器输入端子，用于接收重量传感器输出的瞬时重量信号； 滤波电路，用于滤除所述瞬时重量信号中的高频干扰； 放大电路，用于将所述滤波电路处理后的瞬时重量信号进行放大； MCU，预存有待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序，用于在投放过程中获取所述瞬时重量信号和所述MCU内置的测温�？槭涑龅牡鼻巴饨缥露刃藕牛菽谥玫腁D转换�？榻鏊彩敝亓啃藕藕退鐾饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⒏莸鼻袄奂又亓�、对应物料的粗投阈值、对应物料的总投放量和投放顺序进行投放控制；显示驱动电路，用于实时将所述MCU计算出的累加重量发送至数码管显示； 光耦及驱动电路，用于将所述MCU输出的控制信号进行抗干扰隔离后驱动输出； 键盘电路，用于设置仪表参数，所述仪表参数包括待配料中每种物料的总投放量、每种物料的粗投阈值、以及所有物料的投放顺序。
2.根据权利要求1所述的配料控制器，其特征在于，所述根据数字化后的外界温度信号对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，具体包括根据公式y = y_k*At对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，其中，y为瞬时重量，k为温度补偿系数，At当前时间。
3.根据权利要求2所述的配料控制器，其特征在于，还包括用于所述MCU与上位机通讯的RS232通讯�？楹蚏S485通讯模块，以及用于所述RS232 通讯�？楹退鯮S485通讯�？橹淠Ｊ角谢坏耐ㄐ徘谢坏缏罚鐾ㄐ徘谢坏缏贩直鹩胨鯮S232通讯模块的一端和所述RS485通讯�？榈囊欢讼嗔⑼ü谟胨鯩CU相连。
4.根据权利要求3所述的配料控制器，其特征在于，还包括保护电路，用于对输入或输出所述RS485通讯�？榛蛩鯮S485通讯�？榈男藕沤锌垢扇糯恚霰；さ缏贩直鹩胨鯮S232通讯�？榈牧硪欢撕退鯮S485通讯�？榈牧硪欢讼嗔�。
5.根据权利要求4所述的配料控制器，其特征在于，还包括端子排，其上集成有所述光耦及驱动电路、所述保护电路的输入或输出端子。
6.一种权利要求1所述配料控制器的配料控制方法，其特征在于，包括以下步骤 同时打开待配料中第一种物料的粗投口和细投口进行所述第一种物料的投放；在投放过程中获取重量传感器输出的瞬时重量信号和所述MCU内置的测温�？槭涑龅牡鼻巴饨缥露刃藕牛桓菽谥玫腁D转换�？榻鏊彩敝亓啃藕藕退鐾饨缥露刃藕抛涑啥杂Φ氖中藕牛辉诙允只蟮乃彩敝亓啃藕沤谢骄瞬ê螅菔只蟮耐饨缥露刃藕哦曰骄瞬ê蟮乃彩敝亓啃藕沤形露炔钩ィ欢晕露炔钩ズ蟮乃彩敝亓啃藕沤欣奂蛹扑悖⑴卸系鼻袄奂又亓渴欠翊锏剿龅谝恢治锪系拇滞躲兄担绻锏剑蚬乇账龅谝恢治锪系拇滞犊� ；判断当前累加重量是否达到所述第一种物料的总投放量，如果达到，则关闭所述第一种物料的细投口；根据投放顺序并依照上述方式进行所述待配料中其他物料的投放。
7.根据权利要求6所述的配料控制方法，其特征在于，所述根据数字化后的外界温度信号对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，具体包括根据公式y = y_k* Δ t对滑动平均滤波后的瞬时重量信号进行温度补偿，其中，y为瞬时重量，k为温度补偿系数，At当前时间。
8.根据权利要求6所述的配料控制方法，其特征在于，所述配料控制器还包括用于所述MCU与上位机通讯的RS232通讯�？楹蚏S485通讯�？椋约坝糜谒鯮S232 通讯�？楹退鯮S485通讯模块之间模式切换的通信切换电路，所述通信切换电路分别与所述RS232通讯模块的一端和所述RS485通讯模块的一端相连，并通过串口与所述MCU相连。
9.根据权利要求6所述的配料控制方法，其特征在于，所述配料控制器还包括 保护电路，用于对输入或输出所述RS485通讯�？榛蛩鯮S485通讯�？榈男藕沤锌垢扇糯恚霰；さ缏贩直鹩胨鯮S232通讯�？榈牧硪欢撕退鯮S485通讯�？榈牧硪欢讼嗔�。
10.根据权利要求6所述的配料控制方法，其特征在于，所述配料控制器还包括 端子排，其上集成有所述光耦及驱动电路、所述保护电路的输入或输出端子。
全文摘要
本发明公开了一种配料控制器及其配料控制方法，该配料控制器包括传感器输入端子、消除干扰信号的滤波电路、放大电路、内置有测温模块并能根据外接温度对配料控制器进行温度补偿的MCU、显示驱动电路、光耦及驱动电路、键盘电路等。由于进行了温度补偿和抗干扰滤波处理，该配料控制器降低了其对外界温度变化的敏感性，其抗干扰能力亦得到了提高，从而整体提升了整个配料控制器的稳定性和可靠性。
文档编号G01G19/38GK102410868SQ20111021488
公开日2012年4月11日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者丁宏 申请人:鲁东大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
