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      電子皮帶秤原理及設(shè)計(jì)

      發(fā)布時(shí)間:2021-05-28 16:26:03 |來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      電子皮帶秤產(chǎn)品作為一個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)常用的計(jì)量產(chǎn)品,用戶群體龐大,焦化、水泥、電廠、礦山、冶煉、化工等行業(yè)都有很大的用量。市場(chǎng)前景廣闊,它安裝在輸送機(jī)皮帶下方,對(duì)輸送機(jī)皮帶上的散狀物自動(dòng)進(jìn)行稱量。
      1 系統(tǒng)組成
      電子皮帶秤稱重系統(tǒng)主要包含:1)稱重傳感器的秤架;2)測(cè)速傳感器;3)具有算法軟件計(jì)算機(jī);4)稱重放大變送器組成。
      其中秤架一般由稱重托輥、支撐臂、稱重臂、橫梁、稱重傳感器組成,支撐臂的一端鉸接在輸送機(jī)的機(jī)架上,成為支點(diǎn),另一端與稱重臂的一端垂直固定連接,稱重臂的另一端與稱重傳感器一端垂直懸掛連接,稱重傳感器的另一端懸掛在橫梁上,橫梁固定在輸送機(jī)的機(jī)架上,稱重托輥垂直懸掛連接,稱重傳感器的另一端掛在橫梁上,橫梁固定在輸送機(jī)的機(jī)架上,稱重托輥垂直固定在稱重臂的中部,直接接觸運(yùn)輸皮帶,物料的重量通過(guò)稱重臂傳遞到傳感器。秤架的作用時(shí)是通過(guò)稱重傳感器采集重量信號(hào)。
       目前各生產(chǎn)廠家的電子皮帶秤的放大器大部分是將壓力傳感器的0-20mv 信號(hào)經(jīng)放大后再傳送到計(jì)量?jī)x表中,這其中有的是將放大器與儀表做成一體,有的是將放大器與儀表分為兩個(gè)部分。前一種方式?jīng)Q定了儀表只能放在現(xiàn)場(chǎng),因?yàn)?-20mv 信號(hào)太弱,無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。后一種方式儀表可以不放在現(xiàn)場(chǎng),但距離不能太遠(yuǎn),因?yàn)槿绻嚯x遠(yuǎn),電壓傳輸過(guò)程中一方面會(huì)衰減,另一方面在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中電壓信號(hào)易受干擾。有的生產(chǎn)廠家采用西門子稱重模塊,此方式的缺點(diǎn):一是,稱重模塊較貴;二是,稱重模塊是以通信方式將壓力信號(hào)傳送到儀表中,這也決定了稱重模塊與儀表之間的距離不能遠(yuǎn),因?yàn)樵诠I(yè)現(xiàn)場(chǎng)中通信是最不可靠的。
      在各個(gè)應(yīng)用電子皮帶秤的現(xiàn)場(chǎng)中,幾乎見不到工控機(jī)直接采集多個(gè)電子皮帶秤放大器信號(hào),從而在工控機(jī)上直接進(jìn)行計(jì)量控制的場(chǎng)景,基本上都是計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)的儀表進(jìn)行通信,從而使控制室的人員能夠觀察到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)。其原因一是因?yàn)殡娮悠С討?yīng)用較早,當(dāng)時(shí)沒有工控機(jī),生產(chǎn)廠家便形成了固有的只靠?jī)x表來(lái)采樣計(jì)算的模式。但最根本的原因還是因?yàn)橥ǔ?刂剖译x現(xiàn)場(chǎng)都較遠(yuǎn),電壓信號(hào)不適于遠(yuǎn)程傳輸。
      2 電子皮帶秤原理及設(shè)計(jì)
      皮帶上運(yùn)動(dòng)物料的重量, 通過(guò)稱重傳感器的重力測(cè)量,轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。皮帶運(yùn)行速度通過(guò)速度傳感器進(jìn)行跟蹤測(cè)量,并輸出對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)。二次儀表部分對(duì)上述兩種采集的信息進(jìn)行運(yùn)算處理,從而顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)總量。
      皮帶在勻速傳送物料的情況下, 在時(shí)間T 內(nèi)總輸送量為:
      W=q.v.T 公式1
      式中:q———單位長(zhǎng)度皮帶上的物料重量(N.m);
      V———皮帶傳送速度(m/s);
      T———傳送時(shí)間(s)。
      事實(shí)上,皮帶上的物料一般是不均勻的,皮帶的速度也是波動(dòng)的,因此T 時(shí)間內(nèi)的總輸送量,應(yīng)是瞬時(shí)輸送量對(duì)時(shí)間的積分值。物料按要求的配入量,經(jīng)配料盤或電動(dòng)機(jī)給到稱量皮帶機(jī)上,均勻鋪在其上的物料經(jīng)過(guò)稱量區(qū)時(shí),由稱量托輥及稱框作用于稱重傳感器上。當(dāng)傳感器承受質(zhì)量時(shí),由于彈性元件變形,使橋壁電阻失去平衡,橋路產(chǎn)生不平衡輸出正比質(zhì)量的毫伏信號(hào), 經(jīng)毫伏變送器將信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成0-20mV的電流信號(hào),再經(jīng)質(zhì)量顯示儀表及比例積分單元,分別指示出瞬時(shí)量和積累量。當(dāng)實(shí)際下料量與給定值(再經(jīng)電流表)發(fā)生偏差時(shí),調(diào)節(jié)器給出偏差電流信號(hào),經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換電壓信號(hào),自動(dòng)改變電磁調(diào)度異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而改變配料盤的工作轉(zhuǎn)速;或者改變電磁振動(dòng)器的工作電壓,進(jìn)而改變電磁振蕩器的振幅,使下料量調(diào)到給定值,實(shí)行閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)。為了能達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸,就需采用脈沖傳輸方式;為了保證計(jì)量精度,需提高頻率;為了保證0-20mv 信號(hào)放大后的穩(wěn)定性,放大倍數(shù)還不能大。為了提高采樣信號(hào)的穩(wěn)定性,軟件中每秒只采集五次信號(hào)值,將五次信號(hào)值求平均后再計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)。慣常的做法是根據(jù)脈沖數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的
      脈沖周期,在單片機(jī)定時(shí)器中斷內(nèi)發(fā)出脈沖信號(hào),但多數(shù)情況下單片機(jī)定時(shí)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)所要求的周期性中斷,因此在放大器的主程序中采用循環(huán)方式發(fā)出脈沖。放大器的CPU 與儀表的CPU 在時(shí)鐘上必然存在微小的差異,鑒于此,采集脈沖的方案為儀表每計(jì)時(shí)一秒便會(huì)發(fā)出一個(gè)持續(xù)10ms 的開關(guān)信號(hào)作為同步時(shí)鐘,放大器接收到此信號(hào)后便會(huì)發(fā)出壓力信號(hào)脈沖供儀表接收。放大器每次最多發(fā)送10922 個(gè)脈沖,每個(gè)脈沖周期為80us,這就保證了放大器的CPU 一秒之內(nèi)必定能將所需要的脈沖個(gè)數(shù)全部發(fā)送完畢。
      儀表內(nèi)有多個(gè)參數(shù),計(jì)算時(shí)需用到大量的單元,一般都采用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,但現(xiàn)場(chǎng)可能會(huì)有干擾,導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化的事情也常發(fā)生。因此本儀表不用類似于6264 之類的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,儀表的參數(shù)均存放在CPU 的EEPROM 中,開機(jī)后將參數(shù)讀入CPU 本身的內(nèi)部擴(kuò)展的AUX-RAM 中, 將動(dòng)態(tài)保存的數(shù)據(jù)從外部的串行存儲(chǔ)器也讀入AUX-RAM 中。由于所有數(shù)據(jù)的運(yùn)算均在CPU 本身的內(nèi)部RAM 或AUX-RAM中進(jìn)行,所以數(shù)據(jù)極為安全可靠。
      3 系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)
      3.1 放大器與儀表是分離的,放大器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成脈沖傳輸?shù)絻x表。由于是脈沖傳輸,所以儀表便可放置在遠(yuǎn)距離處,改變了傳統(tǒng)電子皮帶秤的儀表只能放在現(xiàn)場(chǎng)或離上料皮帶較近之處的狀況,突破了距離上的限制。
      3.2 放大器上采用了ADCU834 作為CPU,此CPU 能采集壓力傳感器放大后的信號(hào)進(jìn)行高精度的A/D 轉(zhuǎn)換。為了提高采樣信號(hào)的穩(wěn)定性,軟件中每秒只采集五次信號(hào)值,將五次信號(hào)值求平均后再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù)。
      3.3 放大器本身可接測(cè)速器,接近開關(guān)或旋轉(zhuǎn)編碼器及常用的兩線制測(cè)速器均可(NPN 型的或PNP 型的均可,用跳線選擇)。
      3.4稱重儀表上所有數(shù)據(jù)的運(yùn)算均在CPU 本身的內(nèi)部RAM 或AUX-RAM 中進(jìn)行,數(shù)據(jù)極為安全可靠,不存在由于如使用片外存儲(chǔ)器可能會(huì)受干擾或質(zhì)量不好而引起數(shù)據(jù)變化的現(xiàn)象。3.5 儀表的鍵盤膜沒用傳統(tǒng)的PVC 膜, 而是采用了線路板膜,使得按鍵的長(zhǎng)期可靠性大大提高。
      4 結(jié)語(yǔ)
      電子皮帶秤用途廣泛,市場(chǎng)前景光明。廣泛地應(yīng)用于冶金、電力、煤炭、礦山、港口、化工、建材等行業(yè)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)與電子皮帶秤的需求旺盛?;谶@一點(diǎn),具有結(jié)構(gòu)合理、保證計(jì)量精度特點(diǎn)的電子皮帶秤,對(duì)企業(yè)的電子皮帶秤產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)方式有百利而無(wú)一害。采用具有算法軟件的計(jì)算機(jī)和計(jì)量設(shè)備組成的電子皮帶秤控制系統(tǒng)能為企業(yè)節(jié)省大量勞動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)科學(xué)配比,能為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

       

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