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o前言
我國(guó)適用發(fā)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)地的電子皮帶秤系統(tǒng)軟件很少，中國(guó)生產(chǎn)商關(guān)鍵分成礦用防反物質(zhì)秤和礦用防電子皮帶秤兩類.礦用防反物質(zhì)秤存有輻射源難題，務(wù)必到相關(guān)部門核查準(zhǔn)許才可以應(yīng)用，原計(jì)量檢定精密度一般在1%上下較低，早已被大部分客戶拋棄應(yīng)用；礦用防電子皮帶秤運(yùn)用當(dāng)代傳感技術(shù)，應(yīng)用與維護(hù)保養(yǎng)便捷，計(jì)量檢定精密度達(dá)到0.25%,具有降本增效、節(jié)支增收、降低出現(xiàn)偏差的原因的功效，提升 了煤碳生產(chǎn)制造的自動(dòng)化技術(shù)水平，是之后煤礦計(jì)量檢定商品發(fā)展趨勢(shì)的方向.特別是在伴隨著我國(guó)對(duì)煤碳生產(chǎn)量和生產(chǎn)安全管理方法幅度的增加，做為煤礦煤炭運(yùn)輸安全性計(jì)量檢定的機(jī)械自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備，礦用防防爆電子皮帶秤變成煤炭生產(chǎn)量檢測(cè)系統(tǒng)中必不可少的構(gòu)成部分，變成礦用防計(jì)量檢定商品行業(yè)關(guān)心的聚焦點(diǎn)。
礦用防防爆電子皮帶秤一般有二種形式：復(fù)合性配備和本安型配備閔.復(fù)合性配備是現(xiàn)階段銷售市場(chǎng)上最廣泛的防爆方式.秤體、本安型防爆重量傳感器、本安型防爆接線端子在易燃物品1、2類危險(xiǎn)地帶，非防爆型稱重顯示器放置緩沖區(qū)，這類電子皮帶秤的調(diào)零、校準(zhǔn)，應(yīng)用維護(hù)保養(yǎng)很不方便.而本安型配備中的秤體、接線端子、本安型防爆重量傳感器、本安型防爆稱重顯示器均在易燃物品1、2類危險(xiǎn)地帶，內(nèi)嵌本安型防爆電池.礦井開展調(diào)零、校準(zhǔn)實(shí)際操作較便捷，不危害井上工作員的監(jiān)管，因此具備非常大的銷售市場(chǎng)應(yīng)用前景.
1系統(tǒng)整體總體設(shè)計(jì)
礦用防電子皮帶秤設(shè)計(jì)方案時(shí)必須處理安全性防爆、稱重精密度、調(diào)零校準(zhǔn)高效率低和防誤動(dòng)作4種難題.依據(jù)煤礦具體要求和普遍防爆電子皮帶秤的配備，本安
礦用防防爆電子皮帶秤關(guān)鍵由電阻器應(yīng)變式重量傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、接線端子與稱重顯示儀表盤四大一部分構(gòu)成.電子皮帶秤稱重顯示儀表盤是電子皮帶秤系統(tǒng)軟件中更為重要的構(gòu)件，是運(yùn)用電子信息技術(shù)方式精確測(cè)量、顯示信息和操縱原材料品質(zhì)的儀表盤.不但進(jìn)行信號(hào)釆集處理、數(shù)據(jù)信息顯示信息、數(shù)據(jù)通信等工作中，還即時(shí)傳送數(shù)據(jù)到奧村中控室進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析、儲(chǔ)存和復(fù)印，具備凈重、削皮、凈重量、最高值、峰谷解決等作用BL
礦用防防爆電子皮帶秤儀表盤內(nèi)部關(guān)鍵由重量收集電源電路、速率釆集電源電路、單片機(jī)設(shè)計(jì)電源電路、485通訊電源電路、數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)電源電路、液晶顯示屏電源電路、數(shù)字鍵盤電源電路、紅外信號(hào)電源電路等一部分構(gòu)成.
2硬件配置電路原理
2.1元器件挑選
全部?jī)x表盤的操縱關(guān)鍵是Cortex核心的STM32F103VB單片機(jī)設(shè)計(jì)處理芯片，關(guān)鍵進(jìn)行對(duì)各外接設(shè)備的操縱.通信層面釆用的是RS-485通訊方法.這類通信協(xié)議可很便捷地將很多機(jī)器設(shè)備構(gòu)成一個(gè)操縱互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)閼?yīng)用了差分信號(hào)脈沖信號(hào)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，具備構(gòu)造簡(jiǎn)易、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、操縱便捷、通訊間距和數(shù)據(jù)信息傳輸速率適度等特性，很合適在工業(yè)生產(chǎn)自然環(huán)境下運(yùn)用.插口處理芯片為具備瞬變工作電壓抑止作用的差分信號(hào)收發(fā)器SN75LBC184,具備比一般的RS-485處理芯片更強(qiáng)的抗雷擊和承擔(dān)達(dá)到9kV靜電感應(yīng)充放電的沖擊性的工作能力.在一些較為惡劣的環(huán)境里，不另加一切維護(hù)元器件可立即與同軸電纜相連.在系統(tǒng)總線上能夠聯(lián)接64個(gè)收發(fā)器并且能夠合理遏制干擾信號(hào),能夠考慮絕大部分煤礦的規(guī)定眺儀表盤的紅外接收頭采用的是TL1838A2.在ADC層面釆用Crystal企業(yè)的低噪音高集成度CS5532的△-ZA/D轉(zhuǎn)化器，其特性能夠做到24位，合適運(yùn)用于精確測(cè)量稱重顯示器、過程管理等行業(yè)叫圖形液晶顯示屏控制模塊為青云自主創(chuàng)新LCM192642,能夠隨時(shí)隨地調(diào)整和顯示信息各種各樣主要參數(shù)，便捷于查看和紀(jì)錄.
2.2通信控制模塊設(shè)計(jì)方案
為提升 儀表盤的抗干擾能力，單片機(jī)設(shè)計(jì)與SN75LBC184中間的防護(hù)應(yīng)用的是可操縱的光學(xué)隔離器TLP521.其種類為晶體管輸出，電源電路中間的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送，使前端開發(fā)與負(fù)荷徹底防護(hù)，目地取決于提升安全系數(shù),降低電源電路影響并簡(jiǎn)單化電路原理.DIR引腳輸出低電頻（或上拉電阻），光敏三極管通斷（或截至），選定RS485處理芯片的RE端（或DE端），容許接受（或推送）.RS-485接口處理芯片SN75LBC184的R端和D端接受推送基本原理與DIR端同樣向.
2.3紅外線設(shè)計(jì)方案
紅外信號(hào)是一種無線網(wǎng)絡(luò)、非觸碰控制系統(tǒng)，運(yùn)用到儀表盤上可以合理避免 非工作員對(duì)儀表盤開展實(shí)際操作.其基本原理是將紅外探頭發(fā)送的紅外線變換為相對(duì)的電子信號(hào)，再送后置攝像頭放大儀經(jīng)放大后用以電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，具備抗干擾性強(qiáng)，傳送靠譜，功耗，降低成本，易完成等明顯優(yōu)勢(shì)卩】.紅外信號(hào)視頻解碼器釆用的是TL1838A,能輸出具備NEC幀文件格式的高頻率差分信號(hào)，有著大量的特性和更強(qiáng)的敏感度.紅外信號(hào)接受電路圖講解見圖3.
2.4模擬量輸入釆集控制模塊設(shè)計(jì)方案
模擬量輸入收集控制模塊應(yīng)用換流器平穩(wěn)增益值可編程控制器儀表放大器CS5532,串行通信有4根控線：CS（片
選端）、SDI（串行通信數(shù)據(jù)信息入端）、SDO（串行通信數(shù)據(jù)信息出端）和SCLK（串行通信移位數(shù)字時(shí)鐘端）.CS5532的SCLK端口號(hào)、SDI端口號(hào)、SDO端口號(hào)各自與單片機(jī)設(shè)計(jì)PD1端口號(hào)、PD2端口號(hào)、PDO端口號(hào)相互連接，進(jìn)行輸出串行通信數(shù)字時(shí)鐘、載入數(shù)據(jù)信息和獲取數(shù)據(jù)的作用.CS5532不一樣的字速度與增益值的融合，可讓其RMS噪音、無噪音屏幕分辨率及其內(nèi)部數(shù)字濾波器特點(diǎn)存有差別，必須依據(jù)具體情況開展搭配.
2.5本安防爆關(guān)鍵技術(shù)
礦用防電子皮帶秤在一般電子皮帶秤的基本上釆取相對(duì)的防爆形式，融合本安防爆技術(shù)性變成適用煤礦礦井極端自然環(huán)境的一款本安計(jì)量檢定監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以在有可燃性汽體或煙塵的風(fēng)險(xiǎn)自然環(huán)境內(nèi)安全工作，而不容易造成發(fā)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)，是本安防爆技術(shù)性在電子衡器秤重行業(yè)的自主創(chuàng)新運(yùn)用.
礦用防防爆電子皮帶秤儀表盤應(yīng)用齊納式安全柵電源電路，由快速熔斷器FU、功率電阻R和2組齊納限壓二極管構(gòu)成，見圖4.左側(cè)是是非非本安端，右側(cè)是本安端，能夠限定鍵入的電動(dòng)能，可避免 其他安電源電路的風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)能竄進(jìn)本安電源電路，具有安全性維護(hù)功效風(fēng)該電源電路具備基本原理簡(jiǎn)易、電源電路完成非常容易，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉等優(yōu)勢(shì)，但要考慮到電纜線和當(dāng)場(chǎng)機(jī)器設(shè)備的儲(chǔ)能難題，留意電纜線和當(dāng)場(chǎng)機(jī)器設(shè)備容抗和感抗，并且電源電路要本安接地裝置，接地線電阻應(yīng)低于1Q.
3電腦編程
礦用防防爆電子皮帶秤系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件各種各樣作用的完成必須根據(jù)電腦編程來完成，為提升 電子皮帶秤的稱重精密度，總體完成比較復(fù)雜，程序編寫工作量大,是電子皮帶秤完成的重要一部分.因?yàn)橄到y(tǒng)軟件電源電路牽涉到很多硬件配置，對(duì)手機(jī)軟件有效運(yùn)作明確提出了更高的規(guī)定，必須導(dǎo)入一套有效的管理模式來有效的整體規(guī)劃和運(yùn)用系統(tǒng)軟件硬件平臺(tái)，以緩解研發(fā)人員的勞動(dòng)量図.系統(tǒng)得出了主編程設(shè)計(jì)，隨后對(duì)于某些控制模塊的軟件開發(fā)開展了論述。上位機(jī)軟件根據(jù)RS-232通信插口對(duì)礦井電子皮帶秤稱重顯示儀表盤推送要求指令，依據(jù)上位機(jī)軟件的實(shí)際規(guī)定，儀表盤鑒別要求指令后推送或改動(dòng)相對(duì)的變量值，完成了奧村中控室對(duì)礦井儀表盤的實(shí)時(shí)監(jiān)控.通信操作程序見圖7.CS5532有2種方式：一次變換和持續(xù)變換，本系統(tǒng)軟件挑選持續(xù)變換工作模式.CS5532有多種多樣字速度和增益值可列舉，為防止其RMS噪音、無噪音屏幕分辨率及相對(duì)過濾特點(diǎn)存有差別，必須依據(jù)具體情況開展適度搭配.這兒CS5532對(duì)安全通道1開展A/D變換，增益值設(shè)為32,字速度選為50HZ.

4試驗(yàn)檢測(cè)
礦用防防爆電子皮帶秤功能測(cè)試聯(lián)接見圖8.
4.1重量傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)傳送檢測(cè)
本系統(tǒng)軟件由高低溫試驗(yàn)箱出示0°C、10°C>20°C、30C、40°C5個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn).最先對(duì)每一個(gè)溫度點(diǎn)開展持續(xù)2h的檢測(cè)，隨后調(diào)整電位差計(jì)使輸入數(shù)據(jù)信號(hào)在0?十米V內(nèi)遲緩轉(zhuǎn)變，最終紀(jì)錄輸出的毫伏數(shù)據(jù)信號(hào)值和變換完的AD值，一部分重量傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)傳送數(shù)據(jù)測(cè)試見表1.
4.2通信系統(tǒng)測(cè)試
因?yàn)殡娮悠С觾x表盤釆用是RS-485通訊方法,上位機(jī)軟件根據(jù)RS-232通信插口推送指令，因此 RS485/RS232轉(zhuǎn)化器將儀表盤與上位機(jī)軟件串口通信相互連接，以檢測(cè)讀儀表盤主要參數(shù)和寫儀表盤主要參數(shù)等各種各樣通信作用.如通信檢測(cè)頁面見圖9,挑選相匹配的讀或?qū)?ldquo;要求信息內(nèi)容”，并鍵入儀表盤號(hào)等信息內(nèi)容，點(diǎn)一下右側(cè)“傳送數(shù)據(jù)”按鍵，頁面下邊地區(qū)顯示信息如儀表盤號(hào)、儀表盤情況、變量值等回復(fù)信息內(nèi)容.
本系統(tǒng)軟件還對(duì)頻率量數(shù)據(jù)信號(hào)傳送安全通道、開關(guān)量數(shù)據(jù)信號(hào)傳送特性和系統(tǒng)軟件的長(zhǎng)期性工作中的可信性和可靠性開展了檢測(cè).檢測(cè)結(jié)果顯示模擬示波器測(cè)得輸入頻率值與儀表盤顯示信息頻率值相對(duì)偏差較大 為0.1%,考慮具體運(yùn)用中對(duì)頻率傳送的特性規(guī)定.因?yàn)閱纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)信息計(jì)算時(shí)存有一些出現(xiàn)偏差的原因，但針對(duì)低頻率數(shù)據(jù)信號(hào)，輸出的頻率值做到了0.2%的精密度規(guī)定.系統(tǒng)軟件通電持續(xù)運(yùn)作5d后，對(duì)其各類性能參數(shù)開展綜合能力測(cè)試，儀表盤運(yùn)作平穩(wěn)，做到了設(shè)置的性能指標(biāo).
5結(jié)果
根據(jù)以Cortex-M3核心的STM32CPU為硬件系統(tǒng)，將防爆關(guān)鍵技術(shù)到顯示信息控制儀表中，搭建了新式礦用防稱重系統(tǒng).經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，得到下列結(jié)果：
(1)選用CS5532A/D變換處理芯片完成了很弱數(shù)據(jù)信號(hào)的收集與變換，提升 了系統(tǒng)軟件的精密度；
(2)釆用STM32F103VB單片機(jī)設(shè)計(jì)操縱完成了原材料的全自動(dòng)運(yùn)輸；
(3)釆用液晶顯示屏LCM192642完成了優(yōu)良的人機(jī)對(duì)戰(zhàn)操作面板；
(4)系統(tǒng)軟件硬件配置構(gòu)造簡(jiǎn)易、實(shí)際操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，對(duì)開關(guān)量、模擬量輸入、頻率數(shù)據(jù)信號(hào)都有優(yōu)良的傳送特點(diǎn)，特性平穩(wěn)靠譜，完成了定量分析秤重、全自動(dòng)送料的作用，工作效能獲得了進(jìn)一步提高，在煤礦生產(chǎn)制造行業(yè)具備優(yōu)良的應(yīng)用前景.

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