精品视频一区二区观看,欧美一区二区视频三区,日韩一区二区三区不卡,欧美中文综合在线视频,欧美综合网亚洲综合网

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，一系列基礎(chǔ)性工程開工建設(shè)，城市化進(jìn)程不斷加快，促使對(duì)混凝土的需求量越來越大，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來越高。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已不能滿足建設(shè)的需要，因此出現(xiàn)了許多混凝土攪拌站生產(chǎn)廠家。混凝土攪拌站就是將構(gòu)成混凝土的各種物料按照配比要求進(jìn)行計(jì)量，然后經(jīng)攪拌機(jī)攪拌成合格混凝土的成套設(shè)備。它具有生產(chǎn)自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、對(duì)環(huán)境污染小的特點(diǎn)，且生產(chǎn)的混凝土產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低，因而得到了迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用，成為混凝土生產(chǎn)的主流。
在混凝土的生產(chǎn)過程中，物料的計(jì)量精度是影響混凝土質(zhì)量的決定性因素。在各種計(jì)量方式中，采用以單片機(jī)為核心的自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)來對(duì)物料進(jìn)行計(jì)量是廣為采用的方法。它可以對(duì)稱量誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，從而保證配料的精確性。同時(shí)通過鍵盤與顯示部分可方便地進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，完成參數(shù)預(yù)置、檢查和修改工藝設(shè)定值。因此，系統(tǒng)在保證高效、快速工作的同時(shí)，降低了原料的消耗，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。稱重配料系統(tǒng)在混凝土攪拌站中將發(fā)揮重要作用，應(yīng)用前景廣泛。
1系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)參數(shù)
1.1系統(tǒng)的主要功能
本系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的自動(dòng)配料。系統(tǒng)的工作過程如圖1所示

料倉儲(chǔ)存配料，根據(jù)不同物料的要求，可以配置不同的給料裝置。秤斗用傳感器懸掛，秤斗內(nèi)物料的重量由傳感器傳送到稱重配料控制器。料倉底部裝有給料門，開始稱量時(shí)，通過程序控制相應(yīng)閥門啟動(dòng)給料裝置，打開給料門，物料即從料倉下落到秤斗。由秤斗將被稱物料的重量傳遞給稱重傳感器，稱重傳感器把輸出信號(hào)傳送給稱重配料控制器進(jìn)行信號(hào)測(cè)量和處理，然后再反過來控制給料裝置。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的物料實(shí)際重量滿足稱量要求時(shí)(要考慮空中落差)，就可關(guān)閉給料門和給料裝置以停止下料，從而形成一個(gè)閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)完整的計(jì)量控制系統(tǒng)。當(dāng)該種配料稱完時(shí)，開始下一種物料的配比。在配料過程中采用累加計(jì)量的方法，當(dāng)4種物料配比達(dá)到要求后就可以放入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。
1.2系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)如下：
(1)電源：220VAC50Hz；
(2)濕度：90%濕度(無凝結(jié))；
(3)顯示范圍：12位(6位重量、6位配方)；
(4)工作溫度：-10℃～+40℃；
(5)靈敏度：0~30mV/V；
(6)采樣速度：200次/s；
(7)顯示分度：1，2，5，10，20，50，100，200；
(8)接口：輸入電壓小于24V，開關(guān)量輸出電流小于500mA；
(9)最大量程：60000kg；
(10)傳感器輸出電壓范圍0~20mV。
2系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，通過傳感器對(duì)物料進(jìn)行稱重，測(cè)得數(shù)據(jù)通過高精度的A/D轉(zhuǎn)換送入系統(tǒng)，系統(tǒng)通過與設(shè)定值比較，根據(jù)控制算法對(duì)料倉門的開關(guān)進(jìn)行控制，從而精確地稱量出物料的重量。鍵盤及顯示電路用來對(duì)各種物料進(jìn)行設(shè)置及顯示，同時(shí)配接RS232電路與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示打印及遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

單片機(jī)控制電路控制整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它主要包括AT89C52單片機(jī)、控制鍵盤和顯示的8279芯片、RAM和ROM擴(kuò)展芯片、具有看門狗功能的X5045芯片、138地址譯碼器、用于對(duì)鍵盤和顯示部分進(jìn)行掃描的編碼芯片74HC154以及用于LED顯示的段選芯片74HC244[1]。
系統(tǒng)通過低功耗、高性能的AT89C52芯片對(duì)各部分進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成本系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。利用X5045芯片對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電源監(jiān)測(cè)的同時(shí)還提供看門狗定時(shí)器功能和系統(tǒng)的上電復(fù)位操作，減少了對(duì)電路板的空間要求，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的抗干擾性和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期可靠保存。通過控制8279通用可編程鍵盤、顯示器接口芯片，完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能，使電路更加簡(jiǎn)單、可靠。為了提升系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間還擴(kuò)展了外部的RAM和ROM。
A/D轉(zhuǎn)換電路中，由電阻應(yīng)變式傳感器傳來的信號(hào)經(jīng)過AD7710芯片轉(zhuǎn)換完成，AD7710是應(yīng)用于測(cè)量低頻率的完全模擬前端。它直接從應(yīng)變儀或變頻器接收低頻信號(hào)，輸出一個(gè)串行數(shù)據(jù)字；采用∑-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高達(dá)24位無失碼的性能[2]。輸入信號(hào)適用于基于模擬調(diào)節(jié)器的獨(dú)立可編程增益前端。調(diào)節(jié)器的輸出由片內(nèi)數(shù)字濾波器來處理。在硬件的設(shè)計(jì)過程中要注意使用單獨(dú)的+5V電源，相應(yīng)引腳還要注意去耦問題[3]。
通訊電路采用MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)的串行通訊。該芯片是整個(gè)通訊電路的核心，它使用單一+5V電源供電，完成RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，同時(shí)加裝光電隔離裝置對(duì)干擾信號(hào)實(shí)現(xiàn)隔離。
在電源電路中，首先將有效值為220V、50Hz的交流電經(jīng)變壓器降壓、橋式整流電路整流、電解電容低通濾波、穩(wěn)壓操作后，為系統(tǒng)提供3組獨(dú)立的+5V電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)各電路的驅(qū)動(dòng)。
3系統(tǒng)控制策略及軟件的設(shè)計(jì)
稱重配料對(duì)稱量設(shè)備的要求，首先是準(zhǔn)確，其次是快速。實(shí)際稱重配料過程中，快速和準(zhǔn)確是一對(duì)矛盾。一般配料系統(tǒng)對(duì)稱重配料過程的生產(chǎn)率都有規(guī)定，所以在給定的生產(chǎn)率前提下，即稱重配料時(shí)間周期一定的情況下，同時(shí)要使配料精度達(dá)到要求。稱重配料系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重配料過程控制，關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)高精度的配料。
3.1空中落差的處理
通過對(duì)稱重配料過程進(jìn)行數(shù)學(xué)算式的推導(dǎo)可以得出，這是一個(gè)不確定的模型，而且具有非線性，所以傳統(tǒng)的控制方法難于對(duì)它進(jìn)行控制。為了能采用智能控制的方法，本文對(duì)配料的過程作進(jìn)一步的分析。其配料的動(dòng)態(tài)過程如圖3所示。

圖中，設(shè)給料門在t0時(shí)刻開門，由于給料門到秤斗底部有一段距離，延遲一段時(shí)間后，物料在t1時(shí)刻落到秤斗。同樣，給料門在t2時(shí)刻關(guān)閉后，經(jīng)過一段時(shí)間的延遲，物料在t3時(shí)刻才全部落入秤斗。
在配料過程中，由于給料門關(guān)閉后空中仍有余料，為了防止配料過沖，通常采用提前關(guān)閉給料門的方法。即在達(dá)到設(shè)定的重量值之前就關(guān)閉給料門，切斷料流，此時(shí)空中尚有余料。等空中余料全部落入秤斗后，最終的實(shí)際配料重量W終為關(guān)閉料門時(shí)刻已落入秤斗的物料重量W關(guān)和空中余料的重量W空之和，即
W終=W關(guān)+W空(1)
通過稱重傳感器可以實(shí)時(shí)測(cè)得關(guān)門時(shí)刻秤斗中物料的重量W關(guān)，如果能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)空中余料的重量W空，便能準(zhǔn)確控制最終的稱量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)精確稱量。因此，如果能確定關(guān)門提前量，就能使最終的稱量結(jié)果滿足設(shè)定要求。
迭代學(xué)習(xí)控制的基本思想是：基于多次重復(fù)訓(xùn)練(運(yùn)行)，只要能保證訓(xùn)練過程的系統(tǒng)不變性，控制作用的確定可在模型不確定的情況下獲得有規(guī)律的認(rèn)識(shí)，使系統(tǒng)的實(shí)際輸出逼近期望輸出。
根據(jù)迭代學(xué)習(xí)控制的思想，在每次稱量過程中，要在時(shí)間區(qū)間[t1，t3]上，給定一期望實(shí)際重量軌跡yd(t)，再尋找輸入控制量u(t)，使得在該控制作用下，實(shí)際配料重量在[t1，t3]上與yd(t)一致。
控制量的初值為：
u0=u0u0∈(0，W設(shè))(2)
上式中，u0一般取W設(shè)的10％。第一次配料時(shí)，在秤斗內(nèi)物料的實(shí)際重量達(dá)到W設(shè)-u0時(shí)就提前關(guān)門，待空中余料完全落入秤斗后，得到最終實(shí)際配料重量值W0，利用實(shí)際配料值與期望軌跡(即設(shè)定值)存在的誤差：
e0=W0-W設(shè)(3)
可產(chǎn)生新的控制量：
u1=u0+re0=u0+r(W0-W設(shè))(4)
式中，r為加權(quán)學(xué)習(xí)因子。依次類推，可以得到第k次配料時(shí)的關(guān)門提前量為uk，實(shí)際配料值為Wk，則第k次配料誤差ek為：
ek=Wk-W設(shè)(5)
采用迭代學(xué)習(xí)控制算法，第k+1次配料時(shí)的關(guān)門提前量uk+1為：
uk+1=uk+rek=uk+r(Wk-W設(shè))(6)
加權(quán)學(xué)習(xí)因子r通常取為：
0 在迭代訓(xùn)練過程中，當(dāng)ek<0時(shí)，負(fù)向迭代，迭代的結(jié)果是uk變?。划?dāng)ek>0時(shí)，正向迭代，迭代的結(jié)果是uk變大。
當(dāng)Wk W設(shè)-Wk≤uk(8)
于是：
uk+1=uk+r(Wk-W設(shè))=uk-r(W設(shè)-Wk)≥uk-uk=0(9)
從上式可以看出，負(fù)向迭代時(shí)，控制量變小，但總是大于零。
當(dāng)Wk>W設(shè)時(shí)，ek>0，正向迭代，結(jié)果使uk變大，此時(shí)要進(jìn)行邊界檢查，保證：
0 迭代學(xué)習(xí)控制算法已經(jīng)證明，每次重復(fù)訓(xùn)練時(shí)都滿足初始條件ek(0)=0，當(dāng)k→∞，即重復(fù)訓(xùn)練次數(shù)多時(shí)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際輸出逼近期望輸出，使系統(tǒng)誤差在允許的范圍內(nèi)，這樣，每次配料時(shí)就可以用上次修正后的關(guān)門提前量來提前關(guān)閉料門。經(jīng)過多次訓(xùn)練，可以使關(guān)門提前量不斷優(yōu)化，使稱量精度不斷提高。
通過上述分析可以看出：由于參數(shù)的不確定導(dǎo)致了系統(tǒng)模型的不確定，但是這個(gè)過程可以看作具有系統(tǒng)不變性，所以，可以采用迭代學(xué)習(xí)控制的方法對(duì)關(guān)門提前量u進(jìn)行不斷的重復(fù)訓(xùn)練，使系統(tǒng)的實(shí)際輸出(W終)逼近期望輸出(W設(shè))。
3.2累積誤差的補(bǔ)償處理
前面用迭代學(xué)習(xí)控制算法對(duì)關(guān)門提前量進(jìn)行修正，針對(duì)的是每一次的稱量過程，目的是提高每一次稱量的精度。只有每一次的稱量滿足要求，最終的配料精度才能得到保證，這是提高配料精度的前提。在實(shí)際配料過程中，每一次的稱量值與設(shè)定值很難正好相等，總是會(huì)存在一定的誤差。
攪拌機(jī)每攪拌一次為0.5~3.0m3，運(yùn)輸車容量為6~8m3，也就是說，通常要攪拌數(shù)罐才能發(fā)一車，這樣每次稱量的誤差便會(huì)累積在一起。如果在下一次稱量時(shí)把上一次的誤差考慮進(jìn)來，就會(huì)使上一次的誤差得到補(bǔ)償，而只有最后一次稱量存在誤差。例如，假設(shè)某種物料配方值為P=960kg，第一次稱量的實(shí)際值為G1=945kg，則軟件程序把第二次稱量的設(shè)定值置為P+(P-G1)，即960+(960-945)=975kg，第二次稱量的實(shí)際值為G2=965kg，則計(jì)算機(jī)程序把第三次稱量的設(shè)置值置為P+(P-G1)+(P-G2)，即960+(960-945)+(960-965)=970kg，依此類推。這樣，這一車的誤差只由最后一次稱量決定，若共進(jìn)行了n次稱量，則最終的配料誤差平均只有每次稱量誤差的1/n，使配料精度得到進(jìn)一步提高。
3.3系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要完成模擬信號(hào)的采集和系統(tǒng)的控制工作，其工作流程為：系統(tǒng)啟動(dòng)后，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置好的配料數(shù)據(jù)及啟動(dòng)信號(hào)將相應(yīng)料倉的給料門打開進(jìn)行稱量，開始配料。安裝在秤斗上的傳感器輸出一個(gè)與物料重量成正比的微弱電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過重量變送器放大后由A/D模塊轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理。系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)采集到的稱量值，并與每種物料的配料數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到關(guān)門值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)關(guān)閉料門，等空中余料完全落下后，比較稱量值和配方值，根據(jù)兩者的偏差來修正關(guān)門提前量，供下次配料時(shí)使用。當(dāng)所有的物料稱量完畢后，系統(tǒng)按照設(shè)定的順序發(fā)出信號(hào)，打開卸料門，進(jìn)行卸料，完成一次配料過程。
系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示。
 

通過對(duì)混凝土攪拌站自動(dòng)配料系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)各項(xiàng)功能的高性能稱重配料控制器。針對(duì)混凝土的生產(chǎn)工藝，進(jìn)行合理可靠的軟硬件設(shè)計(jì)，既可以進(jìn)行單獨(dú)使用，也可以與計(jì)算機(jī)配合使用，建立通訊，進(jìn)一步增強(qiáng)管理功能；通過軟件設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了配料精度的控制；在硬件設(shè)計(jì)中，充分考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，只要稍加修改就可應(yīng)用于其他行業(yè)的稱重配料系統(tǒng)。因此該配料控制系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比，值得繼續(xù)研究并加以推廣。

本文源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除