基于DSP的称重控制器设计

　　1 引言

　　在玻璃行业中， 通过电振机或绞龙电机供料是技术成熟并被广泛采用的方法， 其优点是结构简单控制方便。在此基础上设计的称重控制器大多以传统单片机为核心。相对传统单片机， 数字信号处理器在实时性，高速运算等方面的优势巨大，将逐步成为工业控制的主流选择。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。