原创 为包装秤控制器设计而做的算法仿真

08年应邀设计一款包装秤控制器。为了使控制流程更加有效，特地做了2个算法仿真测试程序。

其一，全自动组合包装秤算法仿真：

    组合包装秤通常有数个计量秤斗。给每个计量秤斗添加物料后，称出各个料斗中物料的重量。将各个料斗的物料重量进行组合计算后，选择一个符合预定目标总重量的组合，将该组合的物料排放到自动包装机中进行自动包装。

     生产组合包装秤较知名的企业有日本的大和衡器(Yamato)、石田(Ishida)，德国赛多利斯(Sartorius)，国内的广东海川、科迪等企业。

    由于这种设备需要进行大量数据组合计算，因此大多使用嵌入式系统作为主控（我是没见过使用PLC来做的）。曾见过日本大和原厂的主控板使用ASIC(专用集成电路)，估计是FPGA。上海大和的主控板用了三菱的16位机+CPLD。

    该组合包装秤的动作控制没什么可多说的，主要是动作的时序控制。至于，组合算法需要研究，各个厂商向来闭口不谈算法。另外，据说目前先进的组合包装秤每分钟可输出240包，最新智能组合秤的最高速度已超过了400包/分钟。就算按照0.5秒的放料周期来算，要达到400p/m，每次放料至少保证产生3-4个不重叠的组合才行。因此，该组合算法的任务必须是一次选出多个最接近目标总重量的组合。

    通常最简便的组合算法是枚举，但是计算量大，耗用内存资源也多，我是不想用。后来，重新研习一下的大学的数理统计课本，在网上找了一些组合算法的资料，最后形成一个算法，用Delphi编程写出来验证验证。同时验证了物料属性与速度的关系。

最后澄清一下关于组合称的最快速度的误区：

    某些厂商所标称的最快速度，通常是由设备机械运行能力来确定的，其中不考考虑组合失配等多种实际因素。（我在展会上见到有些设备的运行演示，其目标重量是设为0的。）因此，其实际的运行速度比标称的最快速度低得多。

其二，全自动定量包装秤算法仿真：

    定量包装秤没有组合包装秤那么复杂的数学算法。

    定量包装秤也有2-8个计量秤斗，每个秤斗分别放料并称重，当秤斗中的重量达到预定目标重量时，单独排放包装。因此，定量包装秤关键在于各个计量通道在保证准确的称重的同时，保证高速运行。

    定量包装秤的控制有用PLC+计量仪表的方案，使用微控制器的不多。我是觉得PLC的可控性还不够强，价格有高。所以做了一款ARM核心的控制板。

    由于在现场进行嵌入式系统调试还是不太方便，不如在PC做仿真，所以写了个仿真程序调试包装称的运行控制流程。

我做的包装称控制板可在相册中见到照片及操作界面截图：

60MHz主频ARM微控制器；
4路24-Bit Σ-ΔADC；最高测量速度3.840KSps；
8路8-Bit DAC带驱动输出；
4路双向可控硅交流控制输出；
数个光电隔离的输入输出；
一个RS232、一个RS485，Modbus-RTU协议，连接标准工业触摸屏HMI。