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—、引言
料倉(cāng)稱重在許多工業(yè)場(chǎng)合是很重要的工藝和管理環(huán)節(jié)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)料倉(cāng)稱重一般是在強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、高粉塵、寬溫度范圍的環(huán)境下進(jìn)行的，一般的模擬靜態(tài)稱重系統(tǒng)是難以達(dá)到要求的。面對(duì)這些冋題，SM40型智能稱重系統(tǒng)運(yùn)用了稱重傳感器、現(xiàn)場(chǎng)電流變送遠(yuǎn)傳、有源低通橢圓函數(shù)濾波器抑制工頻干擾、前向后向通道隔離，V/F采樣,開(kāi)關(guān)電源供電等一系列先進(jìn)的謔件技術(shù)以及有針對(duì)性的數(shù)據(jù)濾波處理軟件，至線實(shí)時(shí)線性校正等軟件，確保了稱重?cái)?shù)據(jù)的正確性和系統(tǒng)的可金性，幾年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用證明了這一點(diǎn)，下面介紹這個(gè)系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)組成及原理

系統(tǒng)由傳感器、變送器、智能型稱重顯示儀三部分組成、系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

1.傳感器
采用引進(jìn)某公司專有加工技術(shù)制造的高精度SM40型稱重傳,感器和SM6型拉壓力傳感器作為，壓式和拉式兩種受力方式的一次轉(zhuǎn)換元件，紈行并聯(lián)方式組秤。校串聯(lián)組秤，具有如下特點(diǎn):輸出信號(hào)接線簡(jiǎn)單;對(duì)于后級(jí)運(yùn)放而言，輸入阻抗低，信號(hào)抗干擾能力強(qiáng);煙過(guò)補(bǔ)標(biāo)的傳感器,具有良好的互換性。為避免并聯(lián)方式由于，傳感器內(nèi)阻不等，靈敏度不一致的各傳感器在受藏不均時(shí)產(chǎn)生附加誤差，做以不兩方面工作：其組秤時(shí)，通過(guò)靈敏度及輸出,阻抗的調(diào)整盡最減少各組秤傳感器間的差異；面向?qū)嶋H，在調(diào)整過(guò)程中不追求傳感器輸出阻抗及靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)化,而追求Tt性;繪用度建立微機(jī)管理檔案，從而可以為用戶及時(shí)提供合適的備件;其二在變送器內(nèi)加裝髙穩(wěn)定精密電阻器，對(duì)安裝好的系銃進(jìn)行四角誤差的綜合調(diào)整,這樣進(jìn)h歩改善了由于引線等連接因素對(duì)系統(tǒng)偏載時(shí)的附加誤差的影響。
-稱專傳感器的容量由以下公式計(jì)算
(G3G2)
P°ZKiN
式中Po——稱重傳盛器或蟻容量,Lg或t6二一料倉(cāng)(,務(wù)括與指在扇性譯強(qiáng)的給料機(jī)、閘門等設(shè)備)的重最,kg或IG2——料倉(cāng)內(nèi)可裝入的最大物料重量，kg或t二-h
K]-    全系數(shù),一般取06—08,系數(shù)玲主要考慮物料下落沖擊振動(dòng)和防止傳感器超載等影響因素N——稱重傳感器的個(gè)數(shù)。另外,還應(yīng)考慮畝于料倉(cāng)的非對(duì)稱性和倉(cāng)內(nèi)物料堆積偏移等因素造成料倉(cāng)重心偏移而使傳感器受力不均的情況；對(duì)于室外使用還應(yīng)考慮風(fēng)力影響而引為風(fēng)載系數(shù)。根據(jù)上述計(jì)算所得的PD值，按照稱重傳感器的測(cè)量上限值向上調(diào)整、即確定了選用傳感器的量程上限值，
2.變送器，
組秤惇感器在現(xiàn)場(chǎng)直接引入變送器，轉(zhuǎn)換為4~20mA電流遠(yuǎn)傳。國(guó)內(nèi)一般稱重系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)并聯(lián)或串聯(lián)組秤后，將mV信號(hào)直接遠(yuǎn)傳在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),的環(huán)境中，mV信號(hào)直接遠(yuǎn)傳，對(duì)于控制室的儀表來(lái)說(shuō)，信噪比將大大降低。采用精密恒流源進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送對(duì)于抑制現(xiàn)場(chǎng)共模信號(hào)干擾效果極佳。
，圖t所示變送器由二次穩(wěn)壓電路，傳感器電源、低漂移前置放大、低通博波器，V/!轉(zhuǎn)換電路四部分構(gòu)成。前置放大器采用某公司的斬波-自穩(wěn)零低噪聲低漂移運(yùn)算放犬器ICL7652作為核心，它具有在王作溫度范圍內(nèi)輸入偏置電壓W10/AL時(shí)漂w150nV/每月、溫漂WlOOnV/XJ等特點(diǎn)，使其成為小信號(hào)放大器的優(yōu)選器件。為抑制共模信號(hào)迅放采用差動(dòng)放大形式。
我們采用有源橢圓函數(shù)VCVS低通濾波器，設(shè)計(jì)其幅頻特性是：在25Hz處開(kāi)始衰廠壓以上至少衰誠(chéng)70dB,并保證,在20Hz以下，最大紋波WODldB。成品板實(shí)測(cè)幅頻特性曲線如圖2所示|各種料倉(cāng)一般都配有電破傳動(dòng)的土下料裝置，這些裝置耦合到傳感器上的工頻干擾在這樣的通帶中可以有效濾除L濾波后的信號(hào)經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路線性輸出4—20mA遠(yuǎn)傳。

3SM4fl型稱重顯示儀
，SM40型稱重顯示儀，結(jié)構(gòu)如圖1,由CPU系統(tǒng)板：I/O根、顯示板開(kāi)關(guān)電源四部分組成；供電對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的精度、可靠性是至關(guān)重要的。面向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)我們自行研制了配套的開(kāi)關(guān)電源，輸入電壓允許ACJ60-264V,并且具有好的隔離性能，避免了由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電源“不干凈”、電網(wǎng)電壓波動(dòng)大而帶來(lái)的影響。開(kāi)美電源外屏蔽房與機(jī)売地相連，以避免開(kāi)關(guān)電源對(duì)答系統(tǒng)板產(chǎn)生電磁干擾。開(kāi)關(guān)電源每路輸出進(jìn)行二次穩(wěn)壓，降低輸出波紋對(duì)后級(jí)的影響。
CPU板是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)處理各種運(yùn)算、動(dòng)作。，其上具有鋰電池后備的掉電自保護(hù)功能的RAM,以便掉電時(shí)及時(shí)保護(hù)各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
I/O板完成A/D、D/A、開(kāi)關(guān)量輸出、通信四方面功能。為了保護(hù)系統(tǒng)的安全性及切斷共模干擾回路,都采用光隔形式與CPU系統(tǒng)板聯(lián)系：A/D及D/A以美國(guó)某公司V/FF/V轉(zhuǎn)換芯片AD651為主器件,結(jié)合輔助定時(shí)/計(jì)數(shù)電路進(jìn)行，原理框圖F/V特性游線如圖1、圖3中所示。AD651輸出頻，率100kHz,非線性誤差供為S002%；這種寬范圍的線性度與外接單穩(wěn)電容的穩(wěn)定性無(wú)關(guān),自身保證了高分辨力、高穩(wěn)定性與最佳轉(zhuǎn)換時(shí)間，并且它還具有同步V/F功能。,以上特點(diǎn)使該器件在短時(shí)冋內(nèi)釆集大量高可靠姓的碼成為可能，這一點(diǎn)對(duì)稱重儀表的穩(wěn)定性、精確性是至關(guān)重要的。

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我們?nèi)&k=2MH2；以20ms作為閘門時(shí)間，對(duì)fps=500kHzvf數(shù)值為10000,即對(duì)0-5DCV采樣為一萬(wàn)碼，分辨力為0。D/V過(guò)程中，程序?qū)?shí)際重量歸一化為對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的初值，計(jì)數(shù)器將發(fā)出相關(guān)的溢出脈沖，此信號(hào)通過(guò)F/V及V/I電路轉(zhuǎn)換為4?20mA重量電流輸岀。
三、    軟件構(gòu)成
SM40智能稱重顯示儀除了一般智能儀表所具備的基本處理軟件外，具有以下特點(diǎn)。
1實(shí)時(shí)性、安全性
在系統(tǒng)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，由最高級(jí)時(shí)鐘中斷管理一切，每隔01s中斷一次，査看系統(tǒng)各外設(shè)是否正常工作，如果不能正常工作儀表報(bào)警的同時(shí)做相關(guān)保護(hù)處理，如果儀表m系統(tǒng)因受干擾而死機(jī)，該中斷管理功能將強(qiáng)制其復(fù)位瀰證系統(tǒng)的安金性,這實(shí)際為?級(jí)軟群“dog"，。該中斷還讀置許寥軟開(kāi)美，以管理主程序有時(shí)序地進(jìn)行Q/A,A/D,通信,顯示等動(dòng)作；
1數(shù)據(jù)濾波的可靠性
由于使用了高性能帀/F芯片，在采樣周期T內(nèi)，可以獲得較多的碼值，，我們將這些數(shù)按照FIFO規(guī)則排成隊(duì)列，選擇前N個(gè)，去掉兩個(gè)最大的，兩個(gè)最小的，將其余N-4個(gè)值進(jìn)行平均，作為有簽的重量碼顯示、輸岀。亍以0,18基本單位，可以根據(jù)干擾情況由用戶進(jìn)行設(shè)置。01s釆樣周期為50Hz整數(shù)倍，對(duì)工頻干擾的濾除也是有意義的。
3.在線實(shí)時(shí)線性校1
在使甫系統(tǒng)前進(jìn)行株定，將稱重滿量程按20%劃分，錄入五點(diǎn)折線校正曲線，供實(shí)際稱量時(shí)及時(shí)校正重暈值’
4.上位機(jī)通信、遠(yuǎn)動(dòng)
在線實(shí)府向上位機(jī)傳遞與稱重倉(cāng)狀態(tài)及儀表狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，并可接受上位機(jī)期望的各設(shè)定值。
四、    實(shí)用齒用
SM40型高精度智能稱重系統(tǒng)易械成拉式或壓式多種結(jié)枸形式，安裝調(diào)試方1便，適應(yīng)性強(qiáng)，已成功地3應(yīng)用于建林、水泥、化工等行業(yè)的工業(yè)流程中，主要用作存貯物料、稱重計(jì)量、定值控制、校正倉(cāng)、標(biāo)準(zhǔn)秤、配料稗和料位測(cè)量控制等環(huán)節(jié)。
恒重控制系統(tǒng)是其應(yīng)用校廣泛、具有代表性的一個(gè)模式，檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)曲線見(jiàn)圖5。隨著時(shí)間增加，加速度逐浙增大檢測(cè)質(zhì)量位移X也隨之増加。當(dāng)?shù)竭_(dá)％時(shí)、加速度達(dá)到。門、此時(shí)在靜電力作用下觸1點(diǎn)迅速閉合。
圖S檢測(cè)康量宅功曲垸
同樣，可以求出在其它作用下檢測(cè)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)曲線，并且由此求出有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)可以進(jìn)行微加速度開(kāi)關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
五、結(jié)束語(yǔ)
采用靜電力實(shí)現(xiàn)自鎖和調(diào)整門限值具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自鎖可靠、導(dǎo)通電阻小的特點(diǎn)。另外，利用差動(dòng)電容檢測(cè)技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)微加速度開(kāi)關(guān)自檢。這種開(kāi)關(guān)作為慣性控制開(kāi)關(guān)將是十分理想的。
SM40系統(tǒng)輸出重最電流信號(hào)給數(shù)字調(diào)節(jié)儀，作為其測(cè)量值,與根據(jù)工藝需要確定的給定值形成偏差，讓偏差趨向于零，是整個(gè)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)目標(biāo)，以達(dá)到恒重控制的目的。在整個(gè)閉環(huán)回路里，SM40系統(tǒng)不但是一個(gè)重量反饋環(huán)節(jié)、而且當(dāng)倉(cāng)重過(guò)載、欠載時(shí)輸出開(kāi)關(guān)量控制相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以確保工藝的連續(xù)性及系統(tǒng)安全性。
幾年來(lái),在多家大中型水泥廠生料倉(cāng)及煤粉倉(cāng)的稱重控制的使用表明,SM40稱重系統(tǒng)綜合當(dāng)量精度優(yōu)于0.4%。

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