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1引言
在冶金、礦山、電力等行業(yè)，配料工序是十分重要的環(huán)節(jié)。而這些行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，往往采用人工“跑盤”的計(jì)量手段，勞動(dòng)強(qiáng)度大。利用MCS-51單片機(jī)和DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的配料秤系統(tǒng)，解決了配料的自動(dòng)檢測(cè)與控制問(wèn)題。
2設(shè)計(jì)思路
2.1配料秤系統(tǒng)的組成
配料秤由其上方電振給料機(jī)供料。為了實(shí)施自動(dòng)配料，提高配料精度,配料秤皮帶為可調(diào)速皮帶。富士G9型變頻器同時(shí)控制配斜秤皮帶和電振給料機(jī)的速度。配料秤選用了荷重傳感器TY1003.速度傳感器CS-40,分別配智能變送器DBZ-D及變送器BSQ-2,秤的二次表用8031單片機(jī)設(shè)計(jì)。二次表的一路瞬時(shí)量輸出4~20mA電流信號(hào)經(jīng)配電器SDBT-211隔離后，分兩路分別進(jìn)入S-9000系統(tǒng)和Infi-90系統(tǒng)。系統(tǒng)的示意圖如圖1所示。

2.2秤的計(jì)景原理
秤的計(jì)量原理為：當(dāng)皮帶機(jī)單位長(zhǎng)度上物料重量為q,皮帶的速度為p時(shí),皮帶機(jī)上每秒鐘內(nèi)單位長(zhǎng)度上通過(guò)物料的重量為qv.那么皮帶機(jī)在時(shí)間段內(nèi)通過(guò)的物料為Jqvd£（積分區(qū)域?yàn)閔-如的3時(shí)間段），配料秤所有的信號(hào)都以此量為基礎(chǔ)演變而出。
2.3秤信號(hào)的變換
秤的測(cè)速傳感器是帶有40槽的光柵程，直徑為0.15m,每轉(zhuǎn)一圈相當(dāng)于皮帶行走了0.471m,電氣原理如圖2所示。

在圖2中，皮帶的速度快慢通過(guò)光柵感應(yīng)出GK102導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，它和信號(hào)端+5V脈沖的寬度成反比。因此在變送器的輸出端得到成反比的4~20mA電流信號(hào)，在生產(chǎn)時(shí)其運(yùn)行速度被調(diào)整至20mA對(duì)應(yīng)0m/s,18mA對(duì)應(yīng)0.8m/s（上限速度，相對(duì)與變頻器運(yùn)行在50Hz）,其常用速度為0.4m/s,對(duì)應(yīng)19mA電流。
秤的荷重傳感器共2只，量程為30kg,輜出信號(hào)為0~20mv.秤的量程被定義在0~20t/h（常用流量約16t/h）,為了便于計(jì)算其單位皮帶上的料重，對(duì)變送器的輸出端定義為20kg/m對(duì)應(yīng)20mA,0kg/m對(duì)應(yīng)4mA,若皮帶速度為0.4m/s,下料量為16t/h,則DBZ-II變送器的電流輸岀為15.11mA,這項(xiàng)工作需要在校秤時(shí)，先用磅秤量出單位皮帶上的料重，再在DBZ-II變送器上準(zhǔn)確地調(diào)校輸出電流值。
2.4單片機(jī)二次表的軟、硬件設(shè)計(jì)
2.4.1硬件的工作原理
秤的二次表原理圖如圖3所示（不包括電源部分），是用8031單片機(jī)為CPU來(lái)設(shè)計(jì)的。重量和速度的電流信號(hào)經(jīng)多路選通器4051選通分別進(jìn)入"V網(wǎng)絡(luò)中,轉(zhuǎn)變成0,4~2V的電壓信號(hào)，輸入A/D5G14433中。8031的P24P2.5口作為4051的選通信號(hào)，A/D被當(dāng)作CPU的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的一個(gè)單元，用MOVXA,@R;指令將A/D數(shù)據(jù)從R）讀入。因運(yùn)行程序較小，只用了一片2716EPROM,且其地址線只用TPo.o-P0.7,當(dāng)8031讀2716的數(shù)據(jù)時(shí)，8D鎖存器373鎖存2716的地址。此外P。口還輪流輸出瞬時(shí)流量值至發(fā)光8段數(shù)碼管（包括小數(shù)點(diǎn)）LED,其顯示格式為xx.xX（t/h）。4位LED的選通信號(hào)由Pi.*-Pi」給出。二次表的量程由外部的4位KBM型撥盤開關(guān)來(lái)設(shè)定，量程4位數(shù)的設(shè)定格式為XX,Xx（t/h）’每一位都是4位二進(jìn)制的8421BCD碼，這4位數(shù)還要用軟件變成十六進(jìn)制的數(shù),正是因?yàn)榱砍痰臎](méi)置用的是硬件，所以二次表的量程參數(shù)不需要用后備電池來(lái)保存。撥盤BCD碼由P10-P13處輸入，其選通信號(hào)為P2.0-P2.3-配料秤的瞬時(shí)流量由P3口輸出，其8位數(shù)字量輸入0832D/A中，經(jīng)放大和V/I網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)至DCS系統(tǒng)中。在單片機(jī)的運(yùn)行中，讓定時(shí)器T。處于工作方式2,每125ms產(chǎn)生一次中斷，作一次累加流量值的工作，當(dāng)累加至1t時(shí)，由P2.6輸出一脈沖，驅(qū)動(dòng)電磁計(jì)數(shù)器計(jì)量累積值。

2.4.2軟件流程圖
二次表的軟件包括一個(gè)主程序、兩個(gè)子程序、一個(gè)中斷服務(wù)程序。主程序流程圖如圖4所示。
在圖4中①、②處要調(diào)用BCD瑪轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)的子程序，將撥盤量程值和A/D值的BCD碼分別轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)。在主程序②處還要調(diào)用乘法子程序，對(duì)速度和重量信號(hào)作乘法運(yùn)算，計(jì)算出瞬時(shí)流量。定時(shí)器To每125ms啟動(dòng)中斷程序，將瞬時(shí)流量值送累加單元中累積。

2.5配料秤和DCS構(gòu)成的系統(tǒng)
2.5.1和S-9000構(gòu)成的閉環(huán)PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)
由S-9000和配料秤構(gòu)成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制框圖如圖5所示。

在S-9000系統(tǒng)中，主要的工控軟件為3C圖,配料秤采集來(lái)的流量信號(hào)PVftS-9000系統(tǒng)中通過(guò)預(yù)處理，和SE9002操作員盤上來(lái)的設(shè)定值SP在PID軟件包中運(yùn)算后，輸出MV值，去控制變頻器的頻率,從而控制下料量。在正常控制方式下，軟手操、手操器都可以當(dāng)作是控制信號(hào)的通路。通過(guò)在生產(chǎn)中的摸索,P、I、D的參數(shù)分別被調(diào)0.449min,5.9min,0.07min.2.5.2和lnfi-90的聯(lián)系
配電器的另一路電流信號(hào)被送至lnfi-90的設(shè)備控制級(jí)中。在此系統(tǒng)中，利用Infi-90的CAD,SLDG軟件編制了料流量的瞬時(shí)、趨勢(shì)、累積畫面,并可在lnfi-90的操作員站OIS-40上顯示。
3結(jié)束語(yǔ)
本配料秤系統(tǒng)自1998年在馬鋼燒結(jié)廠投運(yùn)以來(lái)巳穩(wěn)定地運(yùn)行至今，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，其配料精度可達(dá)0.5%.

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