称重控制器设计中的DSP实现

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  • 1 引言

      本设计针对玻璃配料过程中存在的称重精度不高, 自动化程度不高等问题, 采用了高性能数字信号处理器TMS320F2812(F2812)作为核心器件。控制器在设计了友好人机界面的基础上,专门设计了与F2812内置模数转换器相匹配的放大电路,并在A/D 采样过程中加入了采样校准的方法,保证采样数据更加准确;采取数字滤波方法处理采样数据,滤除采样数据中的干扰。

      2 配料系统工作流程

      玻璃配料系统一般包括称重控制器、备料斗、计量斗和相关动力装置。备料斗用来存储一定量的待测物料, 备料斗下方的出料口由电振机的驱动, 通过改变电振机的振动速度可以改变备料斗的出料的速度。备料斗下方是计量斗,它是一个放置在称重传感器上的悬浮容器,控制器通过解读传感器的数据得到计量斗内的物料质量。

      当开始称重过程时, 称重控制器发出控制信号, 备料斗开始快速下料, 物料进入计量斗后, 由计量斗下方的传感器测得重量信号, 信号经处理还原为物料的重量。控制器自动比较当前的物料重量与目标重量的偏差,当偏差值E 缩小到一定范围时(如10%,即达到目标重量的90%),发出信号并驱动备料斗进行慢速下料,使测得的重量值变化减缓,有利于精确控制。每当控制器发出停止加料信号时,会有一定量的物料刚刚脱离电振机出口正在下落(即“飞料”),使最终称得的物料重量要大于系统判定的目标重量。一般采取的解决办法是在达到目标值之前提前停止加料, 等待“飞料”落下, 待检测值稳定后,控制器再进行偏差值的判断并进行下一步的控制(即点动加料模式), 直至重量达到目标值。然后控制器发出信号, 打开计量斗排出称重完毕的物料,完成一次称重控制过程。结合以上工作过程控制器设计如下。

      3 控制器硬件实现

      控制器硬件框图由图1 给出, 主要由F2812、信号调理电路、显示/ 键盘模块、串口通信模块组成。F2812作为一款32 位的数字信号处理器, 采用哈佛总线结构,计算能力强,最高运行速度达到150MIPS,能够处理包括称重控制和软件滤波等多种算法;内部包括128KB 的闪存(FLASH)和128KB 的只读存贮器(ROM),存储空间大可满足大部分程序设计要求;支持45 个外围中断, 响应迅速,方便子程序的快速调用;片上集成了12 位A/D转换器,能够快速地进行模数转换,在系统设计时不必增加额外的硬件;具有两个串行通信接口(SCI)以及一个串行外围接口(SPI),可简化通讯接口设计,使系统紧凑。

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