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2 LPC2131微控制器的特性[1]

信息来源:上为科技 | 发布日期:2020-07-28 08:25 | 浏览量:

  基于LPC2131的失重秤配料系统设计_信息与通信_工程科技_专业资料。经验交流 Technical COmmunicatjons 《自动化技术与应用》2007年第26卷第6期 基于L P C 2 1 3 1的失重秤配料系统设计 张瑁,王祖麟 (江西理工大学机电工程学

  经验交流 Technical COmmunicatjons 《自动化技术与应用》2007年第26卷第6期 基于L P C 2 1 3 1的失重秤配料系统设计 张瑁,王祖麟 (江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000) 摘 要:配料系统广泛应用于冶金、建材、化工等行业,通过失重秤实现物料配料,具有成本低、精度高的特点。文章介绍了基于 LPC213l微控制器的失重秤配料控制系统,由LPc213l微控制器控制失重秤上料与下料过程,篇决了配料时的动态补偿问题。 关键词:ARM;LPC213l;称重;失重称;配料 中图分类号:TP29 文献标识码:B 文章编号:1003—7241(2007)06—0126—03 A LPC21 31一BaSed Weight—IOSt Weigher ZHANG Jun,ⅥANG Zu-Un (Jiangxi U11iverSity of Science aJld Technology,Gallzhou 341000,Cmna) Abstract:Thjs磷啦er introduces the control system of during the loading and unloading process. Key words:ARM;LPC213l;weighting;weight—lost weigher;blending a weight-10st weigher for material bIending.It is used for dynanlic compensation 1 引言 配料是冶金、建材、化工等行业的典型生产工艺,近年来, 单元(6路输出)和看门狗。 e)多个串行接口,包括2个16C550工业UART、2个告诉12C 采用失重秤配料方式的配料系统逐渐盛行,主要是该方式较之传 统的胶带秤配料方式具有计量准确、维护简便的优点。笔者设计 的失重秤配料系统是一种改进的料斗式称重装置,它的上料与下 料过程均由ARM进行控制,与皮带秤相比,成本低、精度高。 接口(400Kb坞/S)、sPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SsP。 f)向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。 g)多达47个可承受5V的通用I/O口(LQFP64封装)。 h)多达9个边沿或电平触发的外部中断引脚。 LPc212l是基于一个支持实时仿线 失重秤配料系统组成 失重秤可以分成设系统和控制系统两大部分。 设系统:主要包括一个计量仓、一台上料电磁振动给料 位ARM7TDMI—STM CPU的微控制器,并带有32KB的嵌入 的高速FlaSh存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结 机、一台下料电磁振动给料机、6个悬吊装置以及软接口等5个 部分。其中,上料电磁振动给料机靠上部的3只悬吊装置悬挂在 构使32位代码能够在时钟速率下运行。对代码规模有严格 控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%, 而性能的损失却很小。 LPC213l的主要特性如下: a)8KB片内静态RAM; b)32KB片内FlaSh程序存储器。128位宽度接口/加速器 实现高达60MHz的操作频率。 c)1个8路10位A/D转换器共包含8/16个模拟输入,每个 通道的转换时间低至2.44us。 d)2个32位定时器(带4路捕获和4路比较通道)、PwM 料仓上,它与计量仓采用防尘软连接,在重量上与计量仓分离;下 料电磁振动给料机靠下部的3只悬吊装置悬挂在计量仓上,它与 计量仓通过计量仓内的料注连接,在重量上与计量仓成为一体,并 一起由3只拉力传感器悬挂在料仓上,下料电磁振动给料机和计 量仓及计量仓内的料一起作为称量对象【2|。 卜一火}令 由 ::≥≮爿 控乖n器 F砷 f0感器I ≮三j痤 键盘和men艟wi 笥i≯斟ii 收稿日期:2 0 06一l 1—2 2 万方数据 《自动化技术与应用》2007年第26卷第6期 经验交流 TbchnicaI COmmunicatiOns 控制系统:如图1所示,失重称主要包括拉力传感器、信号放大器、 输入输出接口、ARM控制器、可控硅、键盘和LED显示等部分。 4 系统硬件设计 配料控制系统的硬件组成如图2所示。 过零点 检测电路 刚拍 戤? SPl LPc213l -^ h、 / lIf控硅 触发控制 电路 信号放大 电路 AD0.1 h、 y, 链盘显示 电路 A隗2 ’、 图4信号放大电路 (ARM7TDMl?S) 复位 时钟 4.3键盘和LED显示 .o 受曩 ∑能 T。Do 卜、 r, XTAL2 主端 ~… 、失重称N 串{t接口 电路 在本系统中,用户必须时刻控制和掌握系统的运行状况及某 些重要的过程信息,即用户必须通过键盘和显示系统获取失当前 的运行情况。为了节约端口资源和整机成本,本系统采用SPI (SPI,serial Peripheral Interface)接口,由8个按键,8位移位 图2配料控制系统的硬件组成 整个系统以LPC213l微控制器为核心,对料斗重量,过零点 等参数进行检测,经运算比较,控制可控硅触发等相应的执行机 构,实现系统功能。 4.1 寄存器74Lsl64、及4个4位8段LED数码管构成动态显示系统 实现键盘和LED显示。 过零点检测及可控硅触发控制 失重秤配料系统工作时,要求上料时间尽可能短,而下料过 5 系统软件设计 系统主要的软件设计流程图如图5所示。 主程序首先完成对I/0口、定时器、中断源、堆栈等的初 程要尽可能的均匀。所以上料电振机可以以振动幅值运行, 而下料电振机要求通过调整可控硅触发角的大小来控制电振机振 动幅值的大小。过零点检测电路用于检测交流电的过零点,在过 零点来临之后,打开一个定时器,定时器中断后,给出可控硅开启 脉冲,失重称这样只要改变定时器的初值就能将开启脉冲前移或后推,实 现对可控硅触发角的控制。过零点检测、可控硅触发控制电路如 圆1簖帚 始化,设置初始运行参数。 每次称重循环开始时,上料电机振动,将料仓中的物料振动 到料斗中,ARM控制器同时对料斗物料重量检测,当达到配料达 到设定的上限值时,ARM发出控制信号,停止上料电机运行,等 待一段时间,待料斗中的物料稳定后,检测料斗的重量,贮存起来。 然后,启动下料振动电机运行,将料斗中的物料振动下来,同 时单ARM控制器实时检测料斗的重量,当实时检测的重量与初 始重量的差值为预定的配料重量时,停止下料振动电机运行,完成 一沿邴豁L村稗 草 。 图3过零点检测、可控硅触发控制电路 4.2信号放大与调零 拉力传感器的信号不能直接送到A/D的输入端供转换,需 加调理电路,通过对可调电阻R6的调整,使输出信号电压范围在 0~3.3 V。经过调理电路后,信号可以直接送到LPC2131内置 的10位高速A/D输入端。本系统采用低功耗、高精度的仪表放 大器AD623作为放大器的核心器件。AD623具有高精度( 非线uV的失调电压,失调漂 移为2×10—6/℃)、高输入电阻、低输入偏置电流、低输入失 调电流、低噪声、低功耗、小体积等特点。 信号放大及调零电路如图4所示。 此时,再测量料斗物料的重量,与上料完后的料斗重量相减, 得出来的即是本次该物料的配料重量。 (下转第119页) 图5主程序框图 万方数据 经验交流 Tbchnicaf COmmunicatiOns 《自动化技术与应用》2007年第26卷第6期 Q。一用于该介质时,流量计的线指定的参比条件下空气的流量下限 Y。—表1指定的空气参比粘度15l【grn/S2 Y—被测介质工况粘度 3)比较Q。和Q。确定可用下限流量和纷|生下限流量 ①Q。≥Q。,可测流量范围:Q。~Q。aX,线性流量范围:Q 。~Q。。。 3)核算DN80流量计在该工况条件下的下限流量 Q。=Q0×而 。、,/P标×k况 钮一1/蠢薏 =46 m3/h<Qm.m工况 所以DN80可以使用。 4)核算由运动粘度决定的下限流量 Q。2 Qo×Y/Y Q n一70m3/h Y=1.05×10—5PaS, Y o ②Q,<Q。,可测流量范围:Q。~Q。ax,线性流量范围: Q。~Q。ax 2.3实例计算 高楞输气站:标况流量:200~2000Nm 3/h,压力:0. 15MPa,温度:T=20℃,确定口径。 n=1.82×10—5PaS 2 Y Q 40 m3/h<Q p 步骤为先将标况流量换算成工况流量,再查表1计算。 1)计算使用工况流量。由理想气体状态方程有:Q工况=Q 表l 口径 /mm 20 25 40 50 80 lOO 125 150 所以可测流量范围和线口径涡街流量计可满足使用要求。 常温常压空气工况流量范围表 标准测量范围 /m3.h。1 可选测量范围 /m3.Irl 3 结论 选定DN80口径的横河涡街流量计安装后记录数据如表2: 表2 3日 5:30 2039 2719 2830 2836 3692 3755 3764 4637 4914 2875 0—50 8——60 18——180 5—77 8一120 18——310 30—-—480 7:30 9:30 10:30 12:30 14:30 16:30 18:30 日累计流量记录 4日 5069 5784 5804 5987 6804 6804 6887 7811 7893 2914 5日 8044 8857 8894 8930 9876 9880 9896 1068l 1083l 2787 6日 10902 11655 11678 11720 12696 12709 12724 13598 13736 2834 30一300 70一700 lOO—1000 150—1500 200—2000 70—1230 100—1 920 140一3000 200一4 000 标况×P标况/P工况×T工况/T标况 20:30 P标况一0.101325MPa 合计m3 P工况=表压+大气压=0.15+0.1=0.25MPa T标况2 0℃,T工况3 20℃ 安装后每天增加计量近80咖3,为创造了可观的经济效益。 参考文献: =87m3/h [1】励玉鸣,化工仪表及自动化[M]北京:化学工业出版社,1998 [2】范玉久,化工测量及仪表[M】北京:化学工业出版社,1983 工况使用流量范围下限: Q】【血工况=(≥m血标况×P标况/P工况×T工况/T标况 870 m3/h Qm缸工况2 87×(2000/200)2 2)据表1选DN80或DNl00都接近87~870 m3/h,为使 管道流速大些,选口径较小的DN80。 (上接第126页) 由于物料上、下料时有冲击,测量出的料斗重量,不可能正 好达到配料的重量要求,不足或超出部分,作为误差,将在下次下 料时予以补偿,保证系统连续运行时配料在要求的范围内。 作者简介:谢吉龙(1 979一),男,助理工程师,研究方向为电器 自动化。 运行,证明该系统工作稳定,实现了预期的设计目标。 参考文献: [1】周立功,张华等.深入浅出ARM7:LPC213x/214X上册.[M】北 京:北京航空航天大学出版社,2005.6 [2]赵进奎,失重秤及其在水泥熟料配料系统中的应用【J].自动化仪 表,1999,(4):23—25 6 结束语 本文介绍了基于LPC2131的失重秤配料系统,系统可保证 较高的配料精度、控制方便灵活。相比其它配料系统,本系统充 分利用了LPC2131的各种内置功能,简化了设计,降低了系统成 本,减小了控制装置的体积,提高了系统的可靠性。通过现场试验 作者简介:张瑭(1980一),男,硕士研究生,专业是控制理论与 控制工程,主要研究方向:网络集成自动化系统。 万方数据 基于LPC2131的失重秤配料系统设计 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 张珺, 王祖麟, ZHANG Jun, WANG Zu lin 江西理工大学机电工程学院,江西,赣州,341000 自动化技术与应用 TECHNIQUES OF AUTOMATION AND APPLICATIONS 2007,26(6) 参考文献(2条) 1.周立功;张华 深入浅出ARM7:LPC213x/214x 2005 2.赵进奎 失重秤及其在水泥熟料配料系统中的应用[期刊论文]-自动化仪表 1999(4) 本文读者也读过(9条) 1. 徐晓伟.刘成安.赵伟.XU Xiao-wei.LIU Cheng-an.ZHAO Wei 基于ADAM5510的新型失重秤设计[期刊论文]-自动 化与仪表2008,23(8) 2. 周振锋.何晓东 用于连续式搅拌设计量的差分减量(失重)秤[期刊论文]-筑路机械与施工机械化2004,21(7) 3. 王.刘爱民 失重加料秤在聚乙烯装置的应用和改进[期刊论文]-工业计量2000,10(3) 4. 陈群.陈铨.CHEN Qun.CHEN Quan 质量流量计与失重式给料器在PTA计量控制中的对比[期刊论文]-聚酯工业 2001,14(1) 5. 王福忠.高彩霞.王巧莲.耿杰Fu-zhong.GAO Cai-xia.WANG Qiao-lian.GENG jie 基于模糊控制的失重秤 配料过程控制策略[期刊论文]-河南理工大学学报(自然科学版)2008,27(3) 6. 吴旋.张赤斌.吴钟鸣.杨细龙.WU Xuan.ZHANG Chi-bin.WU Zhong-ming.YANG Xi-long 动态配料控制器的设计 [期刊论文]-金陵科技学院学报2008,24(4) 7. 潘祥亮.罗利文 基于单片机的水泥配料自动控制系统[期刊论文]-自动化仪表2004,25(12) 8. 张丽.许海.Zhang Li.Xu Hai 自动给料测控系统的研究与应用[期刊论文]-国外电子测量技术2007,26(4) 9. 张兴国.胡振 失重式配料秤[会议论文]-2001 引用本文格式:张珺.王祖麟.ZHANG Jun.WANG Zu lin 基于LPC2131的失重秤配料系统设计[期刊论文]-自动化技术 与应用 2007(6)
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