1 引 言

目前，随着国民经济的飞速发展，越来越多的饲料厂应运而生。这些饲料厂主要生产各类家畜和鱼类饲料。在饲料加工和生产过程中，一个重要的工序是自动配料。本文介绍一种采用微机控制的自动配料系统。

自动配料过程见图1。其中，1～8号斗为原料的进料斗；9号斗为混合称重斗。首先根据所需原料的种类和配比，确定1～8号斗所需的入料量，然后依次打开l～8号入料斗的闸门，按配比重量将原料放入9号斗中。在配料过程中，混合称重斗可以实时测量所配原料重量，以保证配料精度。

配料完成后，在混合称重斗内进行搅拌混合，最后进入出料装袋工序。本系统主要完成从配料、混合及出料的微机自动控制。

2系统设计

自动配料系统由PC微机、打印机、PC接口板、重量检测和闸门控制部分构成，系统构成见图2。

其中，重量检测部分将重量信号转变成电信号；PC接口板完成重量检测信号的A/D转换和输出闸门控制信号；闸门控制部分根据接口卡的闸门控制信号控制拖动闸门和搅拌器的伺服电机。

3系统硬件设计

硬件设计主要包括PC接口卡、重量检测和闸门控制三部分。

3.1 PC接口板

PC接口板插在PC微机的I/O扩展槽上，其主要功能是：(1)重量信号的A/D转换输入。(2)闸门的开关状态信号输入。(3)闸门控制开关信号输出。

为实现以上功能，PC接口板设计如图3所示。

PC接口板由译码电路、8255I/0芯片、7109A/D芯片、I/O信号整形和驱动电路构成。

译码电路确定两片8255芯片的片选地址分别为270H和274H;1号8255的PA端口采集A/D数据；PC0~3，控制A/D转换器的读写；PC6~7和PB端口输出控制1～9号料斗闸门信号K1~K9和搅拌控制信号Kl0而2号8255的作用是输入1～9号料斗闸门打开状态信号S11～S19和关闭状态信号S21～S29。信号整形电路用于输入状态信号的整形，驱动电路用于驱动闸门控制电路的中间继电器。

根据配料过程中的测重计量要求，A/D芯片选用性价比较好的双积分式A/D芯片ICL7109，其特点是：(l)分辨率12位；(2)具有微处理器接口，使用方便；(3)工作稳定，抗扰能力强。

3.2重量检测电路

重量检测电路原理见图4所示。测重采用桥式传感器，其传感器信号经过高性能运算放大器7650变成0～5V的电压信号，最后送PC接口板A/D转换电路。

3.3闸门控制电路

接受PC接口卡输出的控制信号K1～K10，通过中间继电器和主接触器控制伺服电机工作，达到打开或关闭料斗闸门和搅拌的目的。而闸门的状态信号来自闸门的限位开关。电路原理图见图5所示。图中，RL是中间继电器；MC是主接触器；JR是热过载继电器；M是伺服电机。

4配料精度分析

配料过程中的重量控制是闭环控制，其原理图如图6所示。

由于配料过程是从1～8号料斗依次入料，因而当控制某个料斗入料时，W，为当前料斗应配的重量；Wf为反馈测量重量。从图1可以看出，当入料闸门关闭时，从闸门到混合称重斗这段距离间会残留一些入料，而这L是影响配料精度的主要误差来源。为此，我们在设定给定重量时，增加了补偿量Wb，以修正由残余入料引起的误差。Wb同时还包含测重时的去皮重量。

由于配料时每个进料斗的重量都是闭环控制，因而保证了最终的配料精度。由于采用了12位A/D转换器，配料量最大为400kg，则测重的分辨率为400kg/4096=0. lkg。由于入料流速不高于15kg/min，若A/D转换工作速度为10次／秒，则两次A/D转换间入料不会大于0. 025kg，远小于系统的分辨率，因而可以保证系统的高精度。实践证明，该原理设计的配料系统具有较高的配料比和重量精度。

5软件设计

系统软件设计采用C语言在UCDOS下进行下拉菜单式编程。软件设计界面美观，操作方便。软件具体功能如下：

(1)设定配比及补偿重量；

(2)设重搅拌和出料时间；

(3)料斗闸门故障处理；

(4)显示动态配料参数；

(5)打印配料流水报表；

(6)存储相应数据。

程序框图如7所示。

6结束语

实践证明，该自动配料系统操作方便、运行可靠，而且配料的配比精度高。该配料系统不但对饲料厂具有广泛的推广价值，还可以应用于其它需要自动配比或配重控制的领域中。

 

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