专利名称：一种无计数误差水泥点袋机的制作方法
技术领域：
本发明属于电子计量技术领域，具体涉及一种水泥点袋机，尤其涉及一种无计数误差水泥点袋机。
背景技术：
随着中国水泥产业的迅速发展，水泥厂的自动化程度已愈来愈受到人们的关注。 现在水泥装袋这一工序已经初步实现自动化，但是清点水泥袋的数量却缺乏好的办法。大部分工厂仍然采用光电感应或者类似的计数方式统计水泥袋数量，但已经发现其中有很多的弊端与缺陷。这里提出的水泥点袋机的设计是对光电感应式水泥装袋机的替代，能有效消除原来设计的不足，能更加精确方便地统计装袋水泥的数量。最初的光电感应式水泥包装袋计数器有如下缺陷光电传感器使用的是漫反射式的产品，检测距离小于lm，使得它的防尘效果不明显；程序处理信号时，没有滤波和连包程序处理，一个很小的干扰脉冲或人为干扰，计数器也认为是1袋，造成多计；而水泥袋连包时，则计数器只计1包，造成少计。后来又很多人陆续对这种类型的计数器加以改进，通过多个传感器实现连包和叠包的检测，从而提高点袋机的精度，这也是目前广泛采用的水泥点袋机，但是这种点袋机结构复杂，不便于操作和维护，没有从根本上消除点袋误差。目前采用的水泥点袋机大多安装在传送带的末端，当装车(装船)作业完工后，传送带上会遗留大量的已装包的水泥袋，对后续清理作业带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计数准确，结构简单，操作方便的水泥点袋机，而且可有效避免装车或装船作业完成后大量水泥袋停留在传送带上弊病。本发明提供的水泥点袋机，是利用装袋机称重触发装袋机构的触发信号对水泥袋进行计数，使得点袋准确无误，同时结构简单。本发明由控制室的控制器，装袋处的工作模块，装卸处(如装车、装船处)的计数显示模块三部分组成。控制室的控制器由微电脑控制器、闪存、控制器的传感器信号接入电路、数码管驱动信号传输电路、继电器驱动信号传输电路、控制器与工控机通信电路、触摸屏驱动电路和电源模块组成，该控制器实现装袋数的输入、修改和清零，实时信息显示，各种控制功能的操作，对装袋处和装卸处模块的驱动。装袋处的工作模块用于采集、显示、告警和控制，包括数码管驱动电路、继电器驱动电路、传感器接入驱动电路和蜂鸣器驱动电路，提供计数信号的采集和处理，信息显示和告警，装袋机的开停机控制，确保水泥袋达到装车或装船量后停止装袋作业，避免作业完成后大量水泥袋停留在传送带上。装卸处的计数显示模块面向用户提供实时的装袋情况。装袋处的工作模块通过14芯航空接头与控制器相连接，通过8芯航空接头接入装袋机称重系统的机构驱动端，通过5芯航空接头接控制继电器；装车(装船)处的计数显示模块通过5芯航空接头与控制器相连接；控制器通过14芯航空接头与装袋处的工作模块相连接，通过5芯航空接头接装卸处的计数显示模块，通过9针DB接口与上位机相连接，通过电源接口与12V开关稳压电源相连接。本发明在袋装水泥装卸过程中，实现精准点袋，便于作业人员操作，装袋处的工作模块、装卸处计数显示模块和控制器之间的数据传输采用电流驱动型，提高抗干扰能力，减少传输误码率；模块和控制器之间采用光电隔离器件，确保设备不受强电介入而损坏；显示模块采用串行驱动，整套设备采用单电源供电；传感器接入点调整到装袋机称重系统的机构驱动端，数采集点放在装袋机称重系统的机构驱动端，计数与装袋完成执行机构一致， 确保点袋的精准，同时在装卸作业完了后传送带上不会余留大量水泥袋。本发明的有益效果是，点袋的精准性，做到100%的点袋精度，结构简单，便于现场安装和使用，功能全而实用，同时为不同工位的操作人员提供实时信息，而且还解决了传送带大量留包的问题。
图1为本发明水泥点袋机结构框图。图2为本发明的传感器信号接入电路。图3为本发明的数码管驱动信号传输电路。图4为本发明的继电器驱动信号传输电路。图5为本发明的控制器与工控机通信电路。图6为本发明的触摸屏驱动电路。图7为本发明的微电脑控制器。图8为本发明的电源模块。图9为本发明的装袋处和装卸处数码管驱动电路。图10为本发明的装袋处继电器驱动电路。图11装袋处蜂鸣器驱动电路。图12为本发明装的袋处传感器接入驱动电路。图13为本发明的控制器接线图。图14为本发明的装卸处计数显示模块接线图。图15为本发明的装袋处采集显示告警控制模块接线图。图1中标号1为上位机与中央控制器的通信接口，2为传感器输入信号处理模块， 3为中央控制器，4为警告驱动模块，5为触摸屏，6为数码显示驱动模块，7为装袋处计数采集子模块，8为装袋处告警提示子模块，9为装袋处数码管显示子模块，10为装卸处告警提示子模块，11为装卸处数码管显示子模块。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步介绍本发明。在图2所示实施例中，传感器信号接入电路包括传感器预处理后信号输入接口 mi IN6，光电耦合器U75，电阻(R76、R77)。输入接口 1附 IN6通过14芯航空接头的2 7号针接来自于装袋处的传感器信号，其信号通过电阻R76连接光电耦合器U75的发光二极管正极、发光二极管的负极接地，光电耦合器U75的光敏三极管集电极连接3V电源、射极通过电阻R77接地，射极输出P6_0 P6_5接控制器的P6. 0 P6. 5 口。实现传感器输入与控制器电路的隔离。在图3所示的实施例中，数码管驱动信号传输电路由CLK驱动电路、DATA驱动电路、STR驱动电路三部分组成；其中每一部分组成相同，分别包括光电耦合器(U71、U72、 U73)和电阻(R70、R71、R72、R73)。输入 P3. 0，P3. 1，P3. 2 分别接控制器的 P3. 0，P3. 1，P3. 2 端口 ；其信号通过电阻R71连接三极管Q71的基极驱动光电耦合器U71，光电耦合器U71的光敏三极管射极输出驱动光电耦合器U72，用于实现装袋处数码控制信号的传输；光电耦合器U71的光敏三极管射极输出也驱动光电耦合器U73，用于实现装卸处数码控制信号的传输。输出CLKl，DATAl，STRl通过14芯航空接头的9 11号针接装袋机处的数码驱动接口。输出CLK，DATA，STR通过5芯航空接头的2 4号针接装卸处的数码驱动接口。实现数码控制信号的远距离传输与隔离。在图4所示的实施例中，继电器驱动信号传输电路包括驱动三极管Q74，光电耦合器U74，和2个电阻(R74、R75)。输入Pl_5、Pl_6分别接控制器的Pl. 5、Pl. 6端口 ；其信号通过电阻R75连接三极管Q74的基极驱动光电耦合器U74，用于实现继电器驱动信号的传输；输出通过14芯航空接头的13、14号针接装袋机处的继电器驱动接口，实现继电器驱动信号的远距离传输与隔离。输入Pl_7接控制器的Pl. 7端口，输出通过14芯航空接头的12 号针接装袋机处的蜂鸣器告警驱动；实现蜂鸣器驱动信号的远距离传输与隔离。在图5所示的实施例中，控制器与工控机通信电路包括485型芯片U82，电源模块 U81，3个光电耦合器(U83、U84、U85)，三极管Q81，3个二极管(D81、D82、D83)，10个电阻 (R80 R86, R95 R97)，3 个电容(C81、C82、C83)，2 个电感(L2、L3)。输入 P3. 5，P3. 6 接控制器的P3. 5，P3. 6 ；P3. 5信号通过电阻R83连接光电耦合器U84的发光二极管负极，用于 SP485R的使能驱动；P3. 6信号通过电阻R84连接光电耦合器U85的发光二极管负极，用于 SP485R的数据输入驱动；SP485R的接收数据通过R80连接到三极管Q81的基极，驱动光电耦合器U83作为控制器P3. 4的输入；输出的控制信号连接9针DB接口的2端与3端。实现控制器与上位机的通信。在图6所示的实施例中，触摸屏驱动电路包括八路总线3. 3V与5V转换器芯片 (U88、U89)，液晶触摸屏插座ZLGM0U8，3个电阻(R88 R91)，可变电阻RT。控制器的3. 3V 总线P4. (ΓΡ4. 7通过转换器芯片U88转换为5V总线驱动触摸屏数据总线；控制器的3. 3V 总线P2. (ΓΡ2. 5通过转换器芯片U89转换为5V总线驱动触摸屏控制总线。实现触摸屏的显示及触摸驱动。 在图7所示的实施例中，MSP430最小系统包括CPU控制器MSP4301611，JTAG接口， 晶振(Yl、Y2)，电容(C12 C20，C6，C9)，电阻(R13、R14)，复位开关S_RST。实现控制器的稳定运行。在图8所示的实施例中，电源模块包括电源接口 JP1，5V电源模块7805，电源开关 Power-SW，若干退耦电容(C513 C516、C3、C4、C9、C11、CC13 CC16)，3. 3V 电源模块U2，电阻R1，发光二极管D1。通过电源模块7805将12V转为5V，给触摸屏提供电源，通过AmS1117 电源模块U2将5V转为3. 3V，给控制器提供电源，实现系统的12V单电源供电。在图9所示的实施例中，装袋处和装卸处数码管驱动电路结构相同，包括3—8线译码器(U23、U24),八位移位存储总线寄存器U22，B⑶锁存7段译码器驱动器U21，5V电源模块7805，接线端子JP21，反相器(U26 U30)，三极管Q21，光电耦合器(U5UU54.U6UU62、U69)，电阻(R71 R78)，电容(Cll C16、C21、C22)。装袋处的输入通过14芯航空接头的9 11号针接输入信号CLK，DATA, STR，通过光电耦合器U51驱动八位移位存储总线寄存器U22的CLK，DATA, STR端口，实现数据的串并变换；U22输出数据高四位连接到138 译码器U23、U24，实现16位数码管的位驱动；U22输出数据低四位连接到B⑶锁存7段译码器驱动器U21的输入端，实现数码管的段驱动；装卸处的输入通过5芯航空接头的2 4 号针接输入信号CLK，DATA, STR。实现数码管的驱动与显示。在图10所示的实施例中，继电器驱动电路包括继电器Kl，光电耦合器TO3，三极管 Q51，电阻(R51、R52)，二极管D。输入通过14芯航空接头的13、14号针接继电器驱动信号， 其信号通过电阻R51连接到光电耦合器U53发光二极管的正极，发光二极管的负极接地，光电耦合器U53的光敏三极管集电极连接12V电源、射极通过电阻R52连接到三极管Q51的基极驱动继电器。实现装袋处继电器的驱动。在图11所示的实施例中，蜂鸣器驱动电路包括蜂鸣器Buzzer，光电耦合器TO5，三极管Q55，电阻(R55、R56)。输入通过14芯航空接头的12号针接蜂鸣器驱动信号，其信号通过电阻R55连接到光电耦合器U55发光二极管的正极，发光二极管的负极接地，光电耦合器U55的光敏三极管集电极连接12V电源、射极通过电阻R56连接到三极管Q55的基极驱动蜂鸣器。实现装袋处告警蜂鸣器的驱动。在图12所示的实施例中，传感器接入驱动电路包括接线端子knsorl knSOr6， 光电耦合器U52，电阻(R53 R56)。输入连接到装袋机称重系统的机构驱动端Sensorl SensorB的端口 1，输出通过14芯航空接头的2 7号针接控制器1附 IN6 口。实现装袋处传感器的驱动。在图13、14、15所示的实施例中，控制器接线图描述了控制器外接航空接头与电路板接线端子之间的连接关系；装车(装船)处计数显示模块接线图描述了装车(装船)处计数显示模块外接航空接头与电路板接线端子之间的连接关系；装袋处采集显示告警控制模块接线图描述了装袋处采集显示告警控制模块外接航空接头与电路板接线端子之间的连接关系。
权利要求
1.一种无计数误差水泥点袋机，其特征在于由控制室的控制器，装袋处的工作模块，装卸处的计数显示模块三部分组成；其中，所述控制室的控制器由微电脑控制器、闪存、控制器的传感器信号接入电路、数码管驱动信号传输电路、继电器驱动信号传输电路、控制器与工控机通信电路、触摸屏驱动电路和电源模块组成，该控制器实现装袋数的输入、修改和清零，实时信息显示，各种控制功能的操作，对装袋处和装卸处模块的驱动；所述装袋处的工作模块用于采集、显示、告警和控制，包括数码管驱动电路、继电器驱动电路、传感器接入驱动电路和蜂鸣器驱动电路，提供计数信号的采集和处理，信息显示和告警，装袋机的开停机控制，确保水泥袋达到装车或装船量后停止装袋作业，避免作业完成后大量水泥袋停留在传送带上；所述装卸处的计数显示模块面向用户提供实时的装袋情况；装袋处的工作模块通过14芯航空接头与控制室的控制器相连接，通过8芯航空接头接入装袋机称重系统的机构驱动端，通过5芯航空接头接控制继电器；装卸处的计数显示模块通过5芯航空接头与控制室的控制器相连接；控制室的控制器通过14芯航空接头与装袋处的工作模块相连接，通过5芯航空接头接装卸处的计数显示模块，通过9针DB接口与上位机相连接，通过电源接口与12V开关稳压电源相连接。
2.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的传感器信号接入电路包括传感器预处理后信号输入接口 Header 5，光电耦合器U75，和电阻R76、电阻R77 ； 输入接口 mi IN6通过14芯航空接头的2 7号针接来自于装袋处的传感器信号，该信号通过电阻R76连接光电耦合器U75的发光二极管正极，发光二极管的负极接地，光电耦合器U75的光敏三极管集电极连接3V电源、射极通过电阻R77接地，射极输出P6_0 P6_5 接控制器的P6. 0 P6. 5 口，从而实现传感器输入与控制器电路的隔离。
3.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的数码管驱动信号传输电路由CLK驱动电路、DATA驱动电路、STR驱动电路三部分组成；其中每一部分组成相同，分别包括3个光电耦合器U71、U72、U73和4个电阻R70、R71、R72、R73 ；输入 P3. 0，P3. 1，P3. 2分别接控制器的P3. 0，P3. 1，P3. 2端；其信号通过电阻R71连接三极管Q71 的基极驱动光电耦合器U71，光电耦合器U71的光敏三极管射极输出驱动光电耦合器U72， 用于实现装袋处数码控制信号的传输；光电耦合器U71的光敏三极管射极输出也驱动光电耦合器U73，用于实现装卸处数码控制信号的传输；输出CLK1，DATAl, STRl通过14芯航空接头的9 11号针接装袋机处的数码驱动接口 ；输出CLK，DATA, STR通过5芯航空接头的 2 4号针接装车或装船处的数码驱动接口，实现数码控制信号的远距离传输与隔离。
4.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的继电器驱动信号传输电路包括驱动三极管Q74，光电耦合器U74，电阻R74、电阻R75 ；输入Pl_5、Pl_6分别接控制器的Pl. 5、Pl. 6端口 ；其信号通过电阻R75连接三极管Q74的基极驱动光电耦合器 U74，用于实现继电器驱动信号的传输；输出通过14芯航空接头的13、14号针接装袋机处的继电器驱动接口，实现继电器驱动信号的远距离传输与隔离；输入Pl_7接控制器的Pl. 7端口，输出通过14芯航空接头的12号针接装袋机处的蜂鸣器告警驱动；实现蜂鸣器驱动信号的远距离传输与隔离。
5.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的控制器与工控机通信电路包括1个485型芯片U82，1个电源模块U81，3个光电耦合器U83、U84、U85，1个三极管 Q81，3 个二极管 D81、D82、D83，10 个电阻 R80 R86，R95 R97，3 个电容 C81、C82、C83，2个电感L2、L3 ；输入P3. 5、P3. 6分别接控制器的P3. 5、P3. 6端口 ；P3. 5信号通过电阻R83连接光电耦合器U84的发光二极管负极，用于SP485R的使能驱动；P3. 6信号通过电阻R84连接光电耦合器U85的发光二极管负极，用于SP485R的数据输入驱动；SP485R的接收数据通过电阻R80连接到三极管Q81的基极，驱动光电耦合器U83作为控制器P3. 4的输入；输出的控制信号连接9针DB接口的2端与3端；从而实现控制器与上位机的通信。
6.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的触摸屏驱动电路包括八路总线3. 3V与2个5V转换器芯片U88、U89，液晶触摸屏插座ZLGM0U8，4个电阻 R88 R91，1个可变电阻RT ；控制器的3. 3V总线P4. (ΓΡ4. 7通过转换器芯片U88转换为5V 总线驱动触摸屏数据总线；控制器的3. 3V总线P2. (ΓΡ2. 5通过转换器芯片U89转换为5V 总线驱动触摸屏控制总线；从而实现触摸屏的显示及触摸驱动。
7.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的电源模块包括电源接口 JPl，5V电源模块7805，电源开关Power-SW，若干退藕电容，3. 3V电源模块U2，电阻 Rl，发光二极管Dl ；通过电源模块7805将12V转为5V，给触摸屏提供电源，通过电源模块U2 将5V转为3. 3V，给控制器提供电源，实现系统的12V单电源供电。
8.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的装袋处和装车或装船处数码管驱动电路结构相同，包括3—8线译码器U23、U24，八位移位存储总线寄存器 U22，BCD锁存7段译码器驱动器U21，5V电源模块7805，接线端子JP21，5个反相器似6 U30，三极管Q21，5个光电耦合器U51、U54、U61、U62、U69，8个电阻R71 R78，8个电容 Cll C16、C21、C22 ；装袋处的输入通过14芯航空接头的9 11号针接输入信号CLK， DATA, STR,通过光电耦合器U51驱动八位移位存储总线寄存器U22的CLK，DATA, STR端口， 实现数据的串并变换；U22输出数据高四位连接到138译码器U23、U24，实现16位数码管的位驱动；U22输出数据低四位连接到BCD锁存7段译码器驱动器U21的输入端，实现数码管的段驱动；装卸处的输入通过5芯航空接头的2 4号针接输入信号CLK，DATA, STR0
9.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的继电器驱动电路包括继电器Kl，光电耦合器U53，三极管Q51，2个电阻R51、R52，二极管D ；输入通过14芯航空接头的13、14号针接继电器驱动信号，其信号通过电阻R51连接到光电耦合器U53发光二极管的正极，发光二极管的负极接地，光电耦合器U53的光敏三极管集电极连接12V电源、射极通过电阻R52连接到三极管Q51的基极驱动继电器，实现装袋处继电器的驱动。
10.根据权利要求1所述的无计数误差水泥点袋机，其特征在于所述的传感器接入驱动电路包括接线端子Sensorl knsor6，光电耦合器TO2，4个电阻R53 R56 ；输入连接到装袋机称重系统的机构驱动端Sensorl knSor6的端口 1，输出通过14芯航空接头的 2 7号针接控制器mi IN6 口，实现装袋处传感器的驱动。
全文摘要
本发明属于电子计量技术领域，具体为一种无计数误差水泥点袋机。本发明由控制室的控制器、装袋处工作模块、装卸处的显示模块三部分组成。控制器实现装袋数的输入、实时信息显示、各种控制的操作；装袋处工作模块提供计数信号的采集和处理，信息显示和告警，装袋机的开停机控制；装袋处采集显示模块、装卸处计数显示模块和控制器之间的数据传输采用电流驱动型，提高抗干扰能力，减少误码率；装袋处和装卸处显示模块采用并联串行驱动，使装袋数和预置袋数在两处同时显示。与传统水泥点袋机相比，本点袋准确率达100%，同时在作业完了后传送带上不会余留水泥袋。
文档编号B65B65/08GK102417057SQ20111024808
公开日2012年4月18日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者茅魁元 申请人:茅魁元