基于NiosⅡ的动态称重控制器实现

　　随着称重计量自动化水平的提高,称重控制器向着高精度、低成本、多路处理和多种功能的方向发展,采用单处理器的称重控制器已经很难满足多路处理的速度和精度的要求。工业上对称重控制器不但要求±0. 1%的计量误差,而且要求能够进行多路称重计量,提供良好的人机交互功能^[1] 。

　　称重控制器通常是以微处理器为核心的,具有数字显示、开关量输出、定值控制和通信功能的称重控制装置^[2] 。它是电子衡器的重要基础部件,直接影响电子称重系统的功能和性能。称重控制器通常采用单个微处理器结构,它不但负责数据采集,还要对数据进行处理,并实现各种功能。这种结构的处理器称重控制器,由于处理器处理能力的有限性,只能实现一路数据采集并且各种功能不能太大。例如,它只能用数码管显示计量结果,而不能提供人机交互操作的液晶显示。目前,已经出现了采用2个处理器结构的称重控制器,它解决了多路高精度的数据采集、处理和各种功能的实现之间的矛盾。但采用多个处理器时,必须在应用程序中协调2个或多个处理器并工作,对程序设计提出了更高的要求。

　　称重控制器的主要特点是提供良好的用户接口,实时采集大量的数据,然后对这些数据进行处理后,发出相应的控制信号。处理器大部分处理时间都花费在采集数据和数据处理上,从而限制了各种功能的实现。利用C2H工具,将数据处理的算法变成硬件加速电路,它专门负责数据的采集和数据处理,微处理器NiosII软核专门负责各种功能的实现。最后,采用Altera公司的EP2C8芯片上实现了这种设计方案。

　　1　称重控制器的工作原理

　　称重控制器一般有3种给料控制阀:大给料、中给料和小给料。每个阀门在单位时间内进料的重量不同。称重传感器感知的信号送到称重控制器中,称重控制器将处理后的数据Wi和预先设定的值比较后,协调3种给料控制阀的开关,从而控制给料的速度,并保证控制给料的精度^[3] 。

　　当称重控制器监测到开料仓信号时,称重控制器输出控制信号打开大给料、中给料和小给料的控制阀,称重控制器处于大给料的工作状态S ₁。如果Wi达到预先设定的大给料的下限重量W ₁时,称重控制器输出控制信号关闭大给料的控制阀,并保持中给料和小给料的控制阀处于打开状态。此时,称重控制器处于中给料的工作状态S ₂。如果Wi达到预先设定的中给料下限重量W ₂时,称重控制器输出控制信号关闭大给料和中给料的控制阀,并保持小给料的控制阀处于打开状态。此时,称重控制器处于小给料的工作状态S ₃。如果Wi达到预先设定的小给料的下限重量W ₃时,称重控制器输出控制信号关闭大给料、中给料和小给料的控制阀,并输出使气缸震动的控制信号。此时,称重控制器处于气缸震动的工作状态S ₄。