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

水泥是最主要的建筑材料之一，廣泛應用于工業(yè)與民用建筑、道路、水利和國防工程。水泥包裝過程中有2個關(guān)鍵問題,一是稱重精度，二是稱重速度。在水泥包裝過程中為了提高包裝精度，水泥包裝線采用電子皮帶秤進行稱量⑴。電子皮帶秤是通過測量電子皮帶秤上物料的重量及皮帶運行的速度來進行計量的，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和智能化的重要技術(shù)手段。
1電子秤稱重原理及控制系統(tǒng)的組成
1.1皮帶秤稱重原理
皮帶秤的稱量過程是：當物料通過皮帶秤輸送機計量段時，物料對稱重托編產(chǎn)生壓力，稱重傳感器輸出一個0~20mV與物料重量成正比的電壓信號，然后放大成0~5V的電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送往CPU進行運算；測速傳感器檢測出與速度成正比的脈沖信號并送往PLC控制器進行運算，測控系統(tǒng)對檢測到的信號進行處理，顯示重量、速度等參數(shù)。皮帶秤的稱重裝置安裝在輸送機上，即秤臺。由于稱臺是直接檢測物料重量的部件，因此它是決定皮帶秤精度的關(guān)鍵部件。秤臺由傳感器、承重機構(gòu)和稱重托輻等組成。與傳感器頂部相接的稱重托輾有單托輾和雙托輻。兩種雙托輻秤架配有2組計量托輻，其計量精度優(yōu)于單托輻秤架。本系統(tǒng)中采用雙托輻秤架結(jié)構(gòu)，雙托輻測量示意圖如圖1所示。若測量得到皮帶單位長度的載荷量為g(kg/m),皮帶傳動速度為隊m/s),則在7時間間隔內(nèi)的物料重量W為:
w=\    dt    (1)

圖1雙托棍測量示意圖

1.2電子秤控制系統(tǒng)的組成
電子秤具有檢測速度快、精度高的特點，是典型的機電一體化系統(tǒng)，它由測控系統(tǒng)和稱重秤架兩大部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。測控系統(tǒng)硬件部分由稱重傳感器、測速編碼器、高精度A/D轉(zhuǎn)換器、變頻器、西門子PLC控制器S7-300和觸摸屏等組成，為了增強稱重采樣的穩(wěn)定性，系統(tǒng)將雙傳感器安裝在皮帶兩側(cè)，以減小物體偏載。除了選用高精度的A/D轉(zhuǎn)換器模塊外，還配有自動校準法碼，以提高系統(tǒng)精度⑵。電子皮帶秤的傳動是由一臺可變頻調(diào)速的交流異步電機帶動的。由于西門子PLC功能強大，其指令速度快，縮短了掃描周期，增強了控制的實時性，其性價比高。因此本系統(tǒng)選用西門子S7-300PLC作為控制主機，它帶有以太網(wǎng)接口、MPI接口、遠程I/O接口和串行口，可方便通過Profibus-DP現(xiàn)場總線進行各PLC之間的通信。觸摸屏與主機之間采用RS-232通信。PLC主要完成對輸送設(shè)備和稱量過程的實時控制，對系統(tǒng)故障檢測顯示、報警和其他設(shè)備的通信等。

圖2系統(tǒng)組成框圖

2系統(tǒng)工作過程
電子皮帶秤是通過對流量的控制來實現(xiàn)及時顯示流量和準確稱量。本系統(tǒng)通過軟件將檢測到的重量傳感器信號和速度傳感器信號進行轉(zhuǎn)換、積算求出瞬時流量，進而求出物料重量，因此皮帶稱的控制過程是對速度信號與稱量信號的釆集和控制。皮帶秤系統(tǒng)上電后將檢測送至PLC接口的瞬時流量Qn與觸摸屏終端上設(shè)定流量Qs的值，然后進行比較形成偏差。根據(jù)此偏差值e的大小，將自適應模糊PID運算產(chǎn)生的控制信號傳給變頻器，變頻器根據(jù)輸入值調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)連續(xù)工作，系統(tǒng)控制框圖如圖3所示。PLC中CPU處理的是數(shù)字量，因此應先將傳感器檢測到的信號經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后供給CPU,按照設(shè)定的算法進行計算處理；同理，經(jīng)CPU運算后的數(shù)字量要經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號后供給變頻器，從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。同時，重量和流量等數(shù)值也及時顯示在觸摸屏上。
3系統(tǒng)自適應模糊PID控制原理及設(shè)計
3.1模糊PID控制原理
電子皮帶秤是通過控制流量來測定瞬時流量和累計量，因此本系統(tǒng)為流量閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過對電機轉(zhuǎn)速的控制實現(xiàn)流量控制，確保包裝物料的準確性和快速性。為了實現(xiàn)皮帶秤系統(tǒng)的實時、高精度和快速性，在系統(tǒng)的控制中采用了自適應模糊PID的控制算法。圖4為模糊PID控制器原理圖，它是將模糊控制與常規(guī)的PID控制相結(jié)合，應用模糊推理的策略，根據(jù)偏差e及偏差變化率ec的值，對PID參數(shù)53進行在線自調(diào)整，以達到最佳控制效果。在圖4所示系統(tǒng)控制器中，采用自適應模糊PID控制，選用流量誤差e及其變化率ec作為模糊控制器的輸入語言變量，將kp,kt,kd作為模糊控制器輸出的語言量，它構(gòu)成了一個3變量的2維模糊控制器，圖4中e和ec分別為流量偏差及其變化率的精確值，E和EC則分別為模糊化后的值。作為模糊推理輸入量，在運行中不斷檢測由模糊控制規(guī)則推理和解模糊化后得到的PID參數(shù)a，這樣實現(xiàn)在線調(diào)整PID的3個參數(shù)，再由PID輸出值控制變頻器的輸出，實現(xiàn)對皮帶秤的快速、準確的控制，得到良好的動、靜態(tài)性能⑶。

圖4模糊PID控制器原理圖

3.2模糊化
將輸入量E和EC量化在[-6,+6]之間，在其論域上取7個語言變量，負大、負中、負小、零、正小、正中、正大，分別用NL、NM、NS、ZE、PS、PM、PL表示。其隸屬函數(shù)表示某一確定量對E、EC模糊子集的隸屬程度，可應用隸屬函數(shù)實現(xiàn)精確量的模糊化，其隸屬度函數(shù)均為正對稱的均勻分布的高斯三角函數(shù)，如圖5所示。另外，模糊控制器的輸出53論域分別設(shè)在[-0.2,+0.2],[_2,+2],[-0.02,+0.02]之間，在其論域上取7個語言變量，負大、負中、負小、零、正小、正中、正大，分別用NL、NM、NS、ZE、PS、PM、PL表示，其隸屬度函數(shù)均為三角函數(shù)⑷。

圖5E.EC和隸屬函數(shù)

3.3模糊推理和規(guī)則庫
模糊推理是指將固定規(guī)則中的語言變量所對應的模糊關(guān)系集進行模糊運算，控制規(guī)則是指專家的經(jīng)驗總結(jié)。由系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能分析可知：如的作用是加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)快速減小誤差；4的作用是消除靜差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)；奶的作用是對偏差變化進行提前控制，在響應過程中抑制偏差向任何方向變化，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。根據(jù)3個參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)，綜合考慮E和EC實際經(jīng)驗，總結(jié)出其模糊控制規(guī)則如表1~3所示⑸。
根據(jù)規(guī)則庫的輸入輸出關(guān)系，釆用Mam-dani模糊邏輯推理，求出模糊輸出值，并釆用重心法解模糊。本系統(tǒng)采用離線計算方式，先將模糊控制規(guī)則離線計算后轉(zhuǎn)化為查詢表，則推理過程可簡化為查表運算，這樣實現(xiàn)了模糊控制器的實時控制和系統(tǒng)的快速性。

4軟件設(shè)計
系統(tǒng)采用西門子S7-300PLC作為控制核心，以觸摸屏為人機界面構(gòu)成控制系統(tǒng)，PLC的程序設(shè)計包括2部分，即系統(tǒng)程序和用戶程序。本設(shè)計是對用戶程序進行設(shè)計，其功能包括:給定值設(shè)定、數(shù)據(jù)釆集及變換、觸模屏參數(shù)修改程序、調(diào)零及校秤程序、模糊PID運算程序、數(shù)據(jù)處理程序、報警及顯示等。圖6為主程序流程圖，其功能是進行系統(tǒng)自檢和初始化，若硬件正常，則系統(tǒng)周而復始地分時進入中斷程序，處理輸入、輸出信息。圖7為數(shù)據(jù)采集流程圖。

圖6主程序流程圖

5結(jié)束語
本文將模糊PID控制算法引入到電子皮帶秤系統(tǒng)中，并將PLC作為控制器。一方面模糊PID控制算法不依賴于對象的精確模型，能克服系統(tǒng)的時變和非線性的影響，控制效果好；另一方面系統(tǒng)充分利用PLC的可靠、靈活、抗干擾能力強及較好的通信功能等優(yōu)點，提高了系統(tǒng)的智能化程度。基于模糊PID控制算法和PLC控制器相結(jié)合的電子皮帶秤系統(tǒng)，控制程序?qū)崿F(xiàn)了模塊化和標準化，具有編程靈活、方便實現(xiàn)模糊PID的控制規(guī)則和算法等優(yōu)點，降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，且有效地解決了過去皮帶稱系統(tǒng)的動態(tài)性能不理想、精度不高、可靠性差等問題，應用效果好，有一定的推廣價值。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，侵刪