專利名稱：包裝秤控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種包裝秤控制器，尤其是一種用于包裝袋的進料、夾袋控制的包裝秤的稱重顯示控制裝置。
現(xiàn)有的稱重顯示儀一般只有稱重電路，沒有控制電路，功能單一，它只能對秤臺的稱重進行簡單的顯示，至于秤臺上的包裝袋是否可以進料，何時進料，而當(dāng)料重達設(shè)定值時，夾袋裝置是否可以封包裝袋，這些功能它都無法進行控制。隨著稱重要求的不斷提高，人們一直在探索研究智能化的稱重顯示儀，近來市場上出現(xiàn)了可用于系統(tǒng)控制的稱重顯示儀，它不僅能實現(xiàn)稱重，而且通過外接PLC還可以控制外部執(zhí)行機構(gòu)動作，例如控制進料裝置和夾袋裝置動作，但它也存在一些不足對外部執(zhí)行單元進行控制時，不能直接驅(qū)動執(zhí)行單元，需外接PLC模塊，而PLC模塊與顯示儀是兩個獨立的模塊，同時該顯示儀的輸入/輸出電路為TTL電平，一方面容易受到外界的干擾，另一方面驅(qū)動負(fù)載的能力也很差。
本實用新型的目的是提供一種可以直接驅(qū)動執(zhí)行單元、帶載能力強、抗干擾能力強、可靠性高且使用成本更低的包裝秤控制器。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是一種包裝秤控制器，包括有內(nèi)置包裝控制程序的中央控制單元，均與其連接的開關(guān)電源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及顯示和鍵盤接口模塊，它還包括有與中央控制單元連接的邏輯輸入/輸出模塊。
所述邏輯輸入/輸出模塊是主要由多個電耦構(gòu)成的光耦隔離電路。
采用上述技術(shù)方案的本實用新型具有積極效果由于在本實用新型中設(shè)有邏輯輸入/輸出電路，且該邏輯輸入/輸出電路采用光耦隔離電路，外界干擾信號被光耦隔離，有效地阻止了外界對本實用新型的干擾；通過光耦隔離電路，可以直接驅(qū)動執(zhí)行單元，帶載能力強；減少了控制環(huán)節(jié)，增加了本實用新型的可靠性，同時也降低了成本。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細(xì)說明。


圖1是本實用新型電路結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型中央控制單元結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實用新型中央控制單元電原理圖；圖4是本實用新型實施例的開關(guān)電源電原理圖；圖5是本實用新型實施例的A/D轉(zhuǎn)換模塊的電原理圖；圖6是本實用新型實施例顯示和鍵盤接口模塊的電原理圖；圖7是本實用新型串行輸入/輸出模塊的電原理圖；圖8是本實用新型實施例輸入/輸出模塊的電原理圖9是本實用新型實施例輸入/輸出模塊中的一路輸入口電路圖；圖10是本實用新型實施例輸入/輸出模塊中的一路輸出口電路圖；圖11是本實用新型實施例使用狀態(tài)參考圖；圖12是本實用新型工作流程框圖。
圖1所示的包裝秤控制器，包括有內(nèi)置包裝控制程序的中央控制單元1，均與其連接的開關(guān)電源模塊2、A/D轉(zhuǎn)換模塊3、顯示和鍵盤接口模塊4以及與中央控制單元1連接的邏輯輸入/輸出模塊5。在具體實施時，本實用新型的中央控制單元1還可以外接串行輸入/輸出模塊6。
由圖2和圖3可知所述中央控制單元1包括有微處理單元11，均與其連接的實時時鐘單元12、看門狗電路單元13和存貯單元14。它主要用于對接收的數(shù)據(jù)進行處理并發(fā)出相應(yīng)的控制命令。其中微處理單元11主要由單片機U1及其外圍電路構(gòu)成，U1可以采用型號是P51XA-S30KBBA的16位51系列的單片機；實時時鐘單元12主要由集成芯片U4及其外圍電路構(gòu)成，U4的型號是RTC4543?？撮T狗電路單元13主要由集成芯片U5及其外圍電路構(gòu)成，U5的型號是MAX693。存貯單元14主要由靜態(tài)RAMU8、Flash ROM U6和U7、E2PROM U20及各自的外圍電路構(gòu)成，其中U8、U6、U7和U20的可以采用的型號分別是W24010、29F040、29F040和93C56，與RAMU8、ROMU6和U7等連接的數(shù)據(jù)鎖存器U2可以采用的型號是74HC573，地址譯碼器U3可以采用的型號是74HC138，就這幾部分相對獨立的電路而言，均是公知的常規(guī)支術(shù)。為了可靠選通邏輯輸入/輸出模塊5的信號，單片機U1還接有輸入選通和輸出選通電路，輸入選通電路主要由集成芯片U9和U10構(gòu)成，輸出選通電路主要由集成芯片U15和U17構(gòu)成，其中U9、U10、U15和U17可以采用的型號分別是74HC374、74HC374、74HC239、74HC239。中央控制單元1與外部的A/D轉(zhuǎn)換模塊3、顯示和鍵盤接口模塊4、串行輸入/輸出模塊6均采用串行連接方式，因此采用串行控制芯片U18進行串行口擴展，U18可以采用的型號是16C552。
由圖4可知，所述開關(guān)電源模塊2主要由開關(guān)電源集成芯片U21、光耦O1和脈沖變壓器T1構(gòu)成。這是一個開關(guān)電源集成芯片U21的典型應(yīng)用電路，其中U1的型號是TOP223，它有五路輸出電壓，輸出電壓分別是24V、35V、11V、5V和3.3V，它為本實用新型的其它各部分電路提供相應(yīng)的工作電壓。這種開關(guān)電源可靠性高，輸出電壓穩(wěn)定，帶載能力強。在本實施列中，也可以采用其它公知的開關(guān)電源模塊。
由圖5可知所述A/D轉(zhuǎn)換模塊3采用獨立模塊化設(shè)計，并使其與中央控制單元1串行連接，它主要由單片機處理電路31和依次連接的運算放大電路、模擬濾波電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出接單片機處理電路31的輸入口。單片機處理電路31主要由單片機U30及外圍ROM、RAM路構(gòu)成，單片機U300、地址鎖存器U309、RAM、EPROM、E2PROM采用的型號分別是80C32、74HC373、6118、27C512和93C46；A/D轉(zhuǎn)換電路主要由模擬開關(guān)U301、U302,A/D轉(zhuǎn)換電路33由ADC芯片U308及相應(yīng)外圍電路構(gòu)成，其中U301、U302和U308的可以采用型號分別是74HC4053、74HC4053和Melsi2。這部分電路用于將外界傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，并對傳感器輸入的信號進行直接處理，而后將處理結(jié)果以串行通行方式送給中央控制單元。因此數(shù)據(jù)處理速度快且精度高，減輕了本實用新型中央控制單元1的負(fù)擔(dān)，同時可以單獨工作，維修、更換比較方便，不會影響中央控制單元1的工作。具體工作原理同常規(guī)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
由圖6可知所述顯示和鍵盤接口模塊4也采用模塊化設(shè)計，并使其與中央控制單元1串行連接。它主要由單片機U401及其外圍電路、鍵盤和顯示器構(gòu)成，單片機可以采用的型號是80C32。所以顯示和鍵盤接口模塊4也具有獨立的數(shù)據(jù)輸入處理及顯示功能，減輕了中央控制單元1中的CPU的負(fù)擔(dān)，便于升級、更換顯示方式。本實施例中的鍵盤采用4×6矩陣式鍵盤，顯示器采用熒光數(shù)碼管(VFD)。
本實施例中，還包括有與中央控制單元1中的CPU連接的串行輸入/輸出模塊6。由圖7可知，所述串行輸入/輸出模塊6主要由串行通訊接口芯片U601、U602及其外圍電路和電流環(huán)信號輸入輸出電路構(gòu)成。其中U601的型號是75LS180，通過其可以將信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的RS485信號與外圍終端串行連接，U602的型號是MAX232，通過其將信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的RS232，電流環(huán)信號輸入電路由光耦U603，五個非門U14，兩個與門U19構(gòu)成，電流環(huán)信號輸出電路是主要是由Q1、Q2構(gòu)成的放大電路，主要用于和外圍打印設(shè)備或PC服務(wù)器連接。
所述邏輯輸入/輸出模塊5主要由多個光耦構(gòu)成的光耦隔離電路，見圖8。在這部分電路和CPU中的程序共同作用下，可以代替已有技術(shù)的PLC電路，從而使本實用新型可以直接驅(qū)動執(zhí)行單元，不僅提高了本實用新型的可靠性，而且降低了成本。由圖9可知，所述輸入口電路由光耦和并接在發(fā)光二極管兩端的保護二極管構(gòu)成，外界信號通過輸入口的光耦送入CPU處理。外界干擾信號經(jīng)過光耦隔離，無法進入CPU電路，其抗干擾能力增強了。由圖10可知，所述輸出口電路由光耦和與光耦的光電三極管的發(fā)射極連接的起信號放大作用的三極管T，以及并接在三極管T的發(fā)射極與集電極之間的穩(wěn)壓管構(gòu)成。CPU發(fā)出控制信號通過輸出口光耦隔離，并經(jīng)過T放大、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后驅(qū)動執(zhí)行單元，因此驅(qū)動負(fù)載能力得到增強，可靠性更高。
上述所說的本實用新型的各部分單元電路也可以用其它相關(guān)的功能一致的模塊單元替代。
由圖11可知，實施例中的包裝秤的執(zhí)行裝置包括料位計71、放料倉72、放料裝置73、進料閥門74、稱重傳感器75和夾袋裝置76，這些技術(shù)及它們的連接技術(shù)均是現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型實施時，以上執(zhí)行裝置的電信號輸入輸出端均和本實用新型8的邏輯輸入/輸出模塊5的相應(yīng)端口連接，這種連接是常規(guī)技術(shù)。本實用新型的工作原理如下當(dāng)外部信號即稱重傳感器輸出的信號輸入到A/D轉(zhuǎn)換模塊3，由于A/D轉(zhuǎn)換模塊3相對獨立，可以對外部輸入的信號進行數(shù)據(jù)處理，把重量信號轉(zhuǎn)換成與其相應(yīng)的A/D讀數(shù)，通過串行口把此數(shù)據(jù)輸入到中央控制單元1，由中央控制單元1對數(shù)據(jù)再進行處理并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的重量值，一方面以串行通訊方式驅(qū)動顯示和鍵盤接口模塊4工作，顯示出重量值，另一方面通過串行輸入/輸出模塊6進行數(shù)據(jù)打印、匯總等。
本實用新型包裝控制的工作流程見圖12第一步本實用新型A/D轉(zhuǎn)換模塊3接收到稱重傳感器75的信號后判斷是否為空秤狀態(tài)，不為空則自動清零。
第二步中央控制單元1輸出進料信號，打開進料閥門74，開始進料。等放料倉72滿后，料位計71輸出料倉滿信號，該控制器8接收到該信號后，關(guān)閉進料閥門74，停止進料。
第三步中央控制單元1通過邏輯輸入輸出模塊5相應(yīng)端口輸出夾袋信號，控制夾袋裝置76動作，并判斷夾袋是否到位。
第四步夾袋過程完成后，A/D轉(zhuǎn)換模塊3自動完成去皮功能。
第五步啟動放料裝置，放料裝置有快、中、慢速三檔。首先是快速進料，根據(jù)稱重傳感器75輸出的重量信號判斷是否達到快速放料值，若已達到，則信號控制放料裝置73切換到中速放料，并開始中速放料。根據(jù)稱重傳感器75輸出的重量信號判斷是否達到中速放料值，若已達到，則輸出信號控制放料裝置73切換到慢速放料。并開始以慢速放料。根據(jù)稱重傳感器75的重量信號判斷是否達到(目標(biāo)值-提前量值)，若已達到，則輸出信號關(guān)閉放料裝置73。
第六步判斷重量是否在誤差范圍內(nèi)，若重量有效，則將包裝數(shù)據(jù)打印輸出，同時保存在本實用新型的數(shù)據(jù)庫中，以便今后輸出報表和匯總。
第七步中央控制單元1通過邏輯輸入/輸出模塊5的相應(yīng)端口發(fā)出松袋信號，夾袋裝置松開。
第八步A/D轉(zhuǎn)換模塊自動清除皮重值。
第九步根據(jù)本次包裝的結(jié)果，自動調(diào)整包裝參數(shù)。
第十步進入下一次包裝過程。
本實用新型實現(xiàn)了PLC與儀表的一體化，能直接驅(qū)動執(zhí)行單元動作，帶載能力強、抗干擾能力得到增強、可靠性高且降低了成本。
權(quán)利要求1.一種包裝秤控制器，包括有內(nèi)置包裝控制程序的中央控制單元(1)，均與其連接的開關(guān)電源模塊(2)、A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)以及顯示和鍵盤接口模塊(4)，其特征在于它還包括有與中央控制單元(1)連接的邏輯輸入/輸出模塊(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于所述中央控制單元(1)包括有微處理單元(11)，均與其連接的實時時鐘單元(12)、看門狗電路單元(13)和存貯單元(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于開關(guān)電源模塊(2)主要由電源集成芯片U1、光耦O1、可調(diào)穩(wěn)壓管U2和脈沖變壓器T1構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(3)與中央控制單元(1)串行連接，主要由單片機處理電路(34)和依移連接的運算放大電路(31)、模擬濾波電路(33)以及A/D轉(zhuǎn)換電路(33)構(gòu)成，A/D轉(zhuǎn)換電路(33)的輸出接單片機處理電路(34)的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于所述顯示和鍵盤接口模塊(4)與中央控制單元(1)串行連接，主要由單片機U401及其外圍電路、鍵盤和顯示器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于邏輯輸入/輸出模塊(5)主要由多個光耦構(gòu)成的光耦隔離電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的包裝秤控制器，其特征在于還包括有與中央控制單元(1)連接的串行輸入/輸出模塊(6)，所述串行輸入/輸出模塊(6)主要由串行通訊接口芯片和電流環(huán)信號輸入輸出電路構(gòu)成。
專利摘要一種包裝秤控制器,包括有內(nèi)置包裝控制程序的中央控制單元,均與其連接的開關(guān)電源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊以及顯示和鍵盤接口模塊,它還包括有與中央控制單元連接的邏輯輸入/輸出模塊。本實用新型可以直接驅(qū)動執(zhí)行單元,帶載能力強,抗干擾能力強,可靠性高且使用成本更低。
文檔編號G01G11/00GK2450643SQ0024099
公開日2001年9月26日 申請日期2000年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月11日
發(fā)明者謝江, 林志鐵, 王樹君 申請人:梅特勒－托利多常州衡器有限公司