基于多线程技术的选别机动态称重测控系统设计

　　选别机( 又称“分检衡器”) 是包装生产线的检重设备, 其原理是让袋装物品以一定的速度通过称重平台,在这一过程中动态地测出袋装品的重量值, 并由执行机构将质量不合格的物品剔除掉。

　　目前, 国内外常用的选别机测控系统主要由硬件电路组成, 成本很高, 一旦系统定型以后, 新技术的引入是很复杂的, 需要对整个系统重新设计, 开发周期很长。虚拟仪器技术能够很好地解决上述问题。笔者采用LabWindows/CVI语言开发了选别机动态称重测控软件,运用多线程技术解决了多任务并行处理的难题, 人机交互界面友好, 系统运行稳定、可靠, 同时能够满足动态称重实时性要求。

　　一、选别机动态称重测控系统硬件设计

　　硬件系统是整个测控系统的物理基础, 针对测控系统功能的要求, 对硬件系统进行了搭建与优化设计。选别机测控系统硬件结构如图1所示。

　　系统的硬件主要包括以下几个部分:

　　(1)计算机: 整个测控系统数据采集、数据管理和控制决策的中心。

　　(2) 信号检测部分: 主要是指两个准确度较高的压力传感器, 它们负责实时转换动态称重的质量信号, 并将转换后得到的电信号传送给数据采集板部分。

　　(3)信号调理电路: 对信号进行放大、激励、线性化、隔离和滤波处理。

　　(4) 数据采集卡部分: 包括数据采集卡及其配套设备, 将采集到的数据进行A/D转换, 传送到计算机进行进一步的分析处理; 再将计算机输出的控制结果通过D/A转换, 输出给控制部分。

　　(5) 控制部分: 由计算机根据控制设定参数进行处理, 通过一定的控制算法得到控制结果, 并将控制结果传送给执行机构。

　　(6) 执行机构: 执行机构根据控制结果进行相应的动作, 及时剔除质量不达标的包装产品。

　　二、选别机动态称重测控系统软件设计

　　软件是虚拟仪器的核心部分。选别机测控系统要实现对动态称重信号进行实时采集、实时处理, 并根据处理结果实时发出控制信号, 驱动剔除机构。选别机测控系统要同时执行多个任务, 应用程序一边从数据采集卡中读取数据, 一边分析数据并进行处理。常规的编程技术无法满足多任务并行处理的要求,只能在数据采集结束后进行处理, 采集和处理的不同步导致得到的处理结果无法反映当前输送带上的物料重量, 易发生错误剔除的事故。多线程编程技术为多任务并行处理提供了可能。

　　1.多线程编程技术

　　进程常被定义为应用程序的运行实例。线程是指进程内部的可独立执行的单元, 是操作系统对系统资源的基本调度单位。每个进程至少拥有一个线程, 这个线程也被称为主线程。一个进程也可以拥有多个线程, 同属于一个进程的所有线程都共享进程的虚拟地址空间,线程之间可以共享进程的全部数据和资源。多线程是指操作系统支持一个进程中执行多个线程的能力。软件编写中, 采用多线程的编程技术, 整个软件含有完成不同功能的多个线程, 如数据采集、数据处理、实时数据显示线程、图形曲线生成线程和用户界面线程。这样, 多个线程的同时执行, 在一段时间内并行完成更多的任务, 既加快了系统的反应速度, 又提高了执行效率。