1概述

目前工业上有需要对化工原料、食用油、添加剂等高粘稠液体进行动态定量和计量，尤其是在车间配料时需要动态跟踪原料配制状态以及被测介质温度。投料系统根据用料需求以及温度数据快速转换，计算出需要的补偿介质量。并且能够实时计算出出料量、日累计、总累计量等数据，方便了生产管理以及成本统计。能够使所计算的介质质量避免受到温度变化的影响，确保了配料的精度，杜绝人工配料产生的误差和滴漏等现象，操作简单快捷，比人工操作省时省力，提高工作效率，有效的降低了生产成本，整个操作更加清洁卫生，使生产环境更加规范。

2总体方案设计

自动配料系统采用arm作为核心处理器，通过测温铂电阻进行温度信息采集，设计称重配料系统监测电路对霍尔配料计进行信息采集，最后根据用料需求结合温度信息来控制电磁阀门的通断。

上料系统计基于霍尔称重模块的金属传感器设计，通过计算产生的脉冲频率来监控系统大小。铂电阻是工业中常用的温度检测计量模块，但是其温度和阻值存在比较明显的非线性性，它的灵敏度会随着温度的升高而变小。设计中采用利用A/D转换器的转换特性来实现铂电阻的非线性校正。

电磁阀门采用直动式电磁阀，阀门中心为关闭件，两端为电磁线圈。通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭，这种控制方式较为简单可靠，易于处理器控制多个阀门。

整体自动配料系统结被测温度为液体原料温度，通过霍尔系统监测液体，采集后的配料信息和温度信息送入ARM芯片内进行处理，实时计算出出料量、日累计、总累计量等数据，并且存储于sd卡中，按设定的温度要求来换算温度变化对介质量的影响，并且根据配料量的要求综合控制各个兑料口电磁阀门的通断。称重仪表通过触摸屏TFT显示实时温度状态，并且用于设定相关控制参数。

3自动上料系统硬件设计

3.1核心处理器的选择

本计量配料系统在核心处理器的选择上，在满足设计需求的情况下，选择最优性价比的处理器来实现整个配料机的核心控制。Stm32f051系列arm是st公司基于armcortexm0内核推出的高性能实时处理器。该内核具有32位精简指令集，并且可以最高运行在48MHZ频率。该芯片具有最大64K字节Flash，8k字节的sram，并且具有12位的ADC转换器，16位定时器，SPI通信接口，并且多达55个高速I/O口，非常适合用于本配料系统中。

系统电源通过24v供电，24v电源分两路，一路输出电磁阀门供电。一路进行降压，通过LM2596T和asm1117分别降压为5v和3，3v，其中5v通向霍尔模块，3.3v给主控制arm供电。8M晶振提供给主芯片作为时钟晶振，同时由于要使用到内部rtc，同时连接低速32.768khz晶振。

3.2温度检测部分设计

对液体温度的监测采用测温铂电阻来实现，该方案能够用于高温情况下的温度监测，但是当温度范围越大，铂电阻检测温度的非线性越强，因此为了减小在高温情况下非线性对检测精度的影响，通过动态反馈的方式来调整通过测温铂电阻的激励电流，从而实现电压输出的非线性补偿。

3.3TFT触摸屏控制设计

触摸屏触摸控制采用触摸感应芯片xpt2046，其内部结构能够快速完成电极电压的切换，从而实现A/D信号的快速转换。

3.4信息存储模块设计

为了便于之后的查询需要，对于出料量、日累计、总累计量等数据需要进行存储，存储方式采用安全数字输入输出卡，SDIO在SD标准上定义了一种外设接口，具有容量大，便于修改等特点。自动配料系统中软件采用FATFS文件自动配料系统进行SD卡的读写。

4软件设计

4.1信号采集与处理

信号采集主要包括温度采集和配料信号的采集。温度采集程序流程：首先对用于温度采集的arm的AD端口进行初始化，之后通过tft触摸屏选择发送温度采集命令，等待命令接收后进行数据接收，接收后的模拟信号通过处理器的a/d模块转换成数字信号，然后对比预设温度值，进行液体体积变化的计算。并且把实时温度在TFT液晶屏上进行显示。

配料监控信号采集流程：首先配料系统初始化，tft触摸屏选择发送定时采样命令，对霍尔系统计输出的脉冲信号进行计数，然后根据转换公式计算出对应的液体，结合温度对液体体积的影响，统计出料量，对比是否超过预设值。进而更加设计要求控制不同的电磁阀门的开关闭合，进而精确控制配料量。

4.2人机交互界面设计

为了方便用户控制和设置预定参数，设计了采用触摸屏TFT做为基础的GUI界面，为了提高工业用户的可操作性，并且可以省掉机械按键，避免环境腐蚀，提高了可操作性。本项目中设计GUI脱离处理器和液晶硬件的图像用户接口，并在设计软件时形成独立应用控件，比如触摸按键显示，中文显示，窗口，text文本显示等。

5结束语

随着自动控制的发展，原料配制越来越朝着高精度与自动化方向发展。为了能够更加方便的进行控制，该文采用了设计GUI控件用于TFT触摸屏用作人机操作界面，采用铂电阻作为温度模块进行温度采集，霍尔模块进行配料监测，采样后的信号经转arm处理器处理换成出料量后与预设值进行比较，进而按照设计要求控制电磁阀门的开与闭，精确控制每种不同配料的流入量，并且通过arm的spi接口外接sd存储器进行信息存储。本方案具有操作方便，用户界面友好，自动化程度高，精度高，并且成本低廉等特点，特别适合用于各种工业场合。