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1、精选优质文档-倾情为你奉上唐山工业职业技术学院毕业设计 题 目：基于plc控制皮带秤的毕业设计 姓 名： 高健 专 业： 电气自动化 班 级： 08电气11班 学 号： 指导教师： 任伟 2011年4月14日专心-专注-专业前言 皮带传输机又称带式输送机，是一种连续输送机械，也是一种通用机械。皮带输送机被广泛的应用在港口、电厂、钢铁企业，水泥、食品以及轻工业的生产线。它可以运送散状物料，也可以运送成件物品。工作过程中噪声较小，结构简单，皮带输送机可用于水平或倾斜运输。电子皮带秤是用于测量通过皮带传输机的物料的重量，其基本原理是，连续测量通过皮带单位距离的物料重量，同时测量皮带移动了多少个单位距
2、离，在一段时间内将每个单位距离的重量累计起来就是这段时间皮带所运输的货物的总量。目录前言 (1)1电子皮带秤 (2)1.1电子皮带秤简介(2)1.2电子皮带秤工作原理(3)2设计方案分析 (4)2.1设计思想(4)2.2设计方案组成(5)3 系统硬件 (6)3.1系统主控制器 (6)3.1.1适用范围(6)3.1.2 cpu单元设计 (6)3.2称重传感器(6)3.2.1称重传感器的原理(7)3.2.2称重传感器的选择(8)3.2.3称重传感器的安装(9)3.2.4称重传感器选择注意问题(10)3.3测速传感器(11)3.4变频调速原理(11)3.5电动机功率的选择(13)3.6变频器(13)
3、4控制要求 (15)4.1系统的工艺流程(16)4.2系统的控制流程(16)4.3 PLC控制系统硬件设置(17)4.4plc外部接线图(17)5主程序 (18)7总结(21)参考文献(21)1 电子皮带秤1.1 电子皮带秤简介皮带秤经历了纯机械式皮带秤、传感器电子仪表皮带秤发展到今天的传感器微机式皮带秤和微机智能化皮带秤，日新月异的电子计算机技术在皮带秤中的应用，极大地提高了皮带秤的计量精度，改善了它的稳定性，简化了操作程序，易于维护，使其广泛应用于各行各业。 皮带秤具有动态测量和自动在线测量等优点，被广泛应用于产品的定量包装和工业配料等工业现场，不仅起到减员增效、节支创收和减少误差的作用，
4、而且加强了企业的管理，缩短作业时间，改善了操作条件，提高劳动生产率，降低劳动强度，从而大大提高了生产的自动化程度，被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。皮带秤正以其独特的优势，作为一种新兴的高技术产业受到全世界的普遍关注，具有十分广阔的发展前景。目前，电子衡器在全球衡器市场占据主导地位，世界衡器产值有50多亿美元，美国、德国、日本、英国、意大利等国家都掌握先进的称重技术。美国衡器产值约10亿美元，其中，重型衡器和包装系统比例很大；在意大利，包装系统占衡器产值的80%以上；德国1998年衡器产值为13.24亿马克，其中工业、商业秤9
5、.00亿马克，家用秤1.1亿马克，精密级衡器1亿马克，称重部件2.14亿马克。日本衡器年产值约1000亿日元，在日本1台自动定量包装秤价格从200万到2000万日元；全球衡器出口贸易额约18亿美元。在出口贸易中，德国占31%，日本占18%，美国占18%，法国占7%。电子皮带秤在全球范围的应用也越发的广泛。美国设置有专门技术服务公司，有偿地为工矿企业中的皮带秤进行各种咨询和技术服务，确保了这种秤在现场使用中的计量性宗旨。荷兰菲利普(PHILIPS)公司的专家从1966年开始在该公司的试验装置上经过反复试验研究，开创了多托辊皮带秤的计量性能优于单托辊的理论，成了高精度皮带秤在机械秤架设计方面的一个
6、新起点。北欧的瑞典、挪威在皮带秤的现场维护技术上有出色的成就，这些国家早就把皮带秤做为散料进出口贸易结算的公证秤，使用中的计量准确度为0.2%。就国内而言,也有相当数量规模较大的外资企业和新兴企业，拥有先进开发手段和现代制造、检查装备。随着皮带秤国家标准和检定规程的发布，使皮带秤产品规范化有了依据，皮带秤的检测技术受到广泛的重视。我们需要通过国际技术转让、国际技术交流、国际间的资本流动、人才流动来装备我国衡器企业，以此将产品推向现代化、推向国际市场。我国的衡器行业是一个具有漫长发展历史的传统产业和重要的基础行业。近十多年来，我国称重传感器技术与制造工艺也取得较大进步。据海关统计，我国共向世界六
7、大洲160多个国家和地区出口衡器和天平，可以说是称重传感器生产大国，但总体质量水平与国际同类产品相比还有较大差距。现如今，各种新技术不断涌现，处于全国各种企业大力进行技术革新的形式下，市场对电子皮带秤的需求增大，我国也一直在加大对电子皮带秤的研究。电子皮带秤是一种动态控制型衡器，它利用皮带运转，将皮带上运载的物料进行称重、累计，并能根据设定流量的要求调整皮带速度，以使物料流量达到设定流量，显示或打印计量。1.2 电子皮带秤的结构及工作原理皮带秤组成大致可分为秤架、称重传感器、速度传感器和显示控制器等几个部分。164接线盒5321.秤架 2.称重传感器 3.测速传感器 4.现场放大器 5.主控计
8、算机 6.显示器图1电子皮带秤结构图皮带秤是对散状物料自动连续、累计称量的计量器具。连续、自动称重是皮带秤的主要特点。设对皮带秤速度的测试时间间隔为1秒，即每隔1秒计算一次速度值，单位为；对重量的测试为50次/秒，单位为；重量乘以速度，乘以3600，再乘以50，就得到0.02秒时间间隔内的瞬时流量，单位为。因为皮带称量段上的物料量分布不均匀和皮带速度的变化，所以本系统先计算出每0.02秒的时间间隔内的瞬时流量，单位为：接着把瞬时流量对时间进行积分，得到累积流量，其数值算法公式为： （1-1）式中：累计流量，单位为； 瞬时输送量，单位为；2 设计方案分析 实际生产工艺中的物料配送是由多台皮带秤配
9、合完成的，使原材料成比例的添加到反应器内，只要我们对运送最主要的原料的电子皮带秤进行严格的控制，并根据它的参数变化以及物料的流量变化进行对其他配料皮带秤调节，完成物料配送过程。电子皮带秤的皮带下面有一个压力传感器，把信号经过放大器，A/D转换器传给plc，通过plc处理后进行调节，有瞬时流量和累积流量，皮带机的电机是个变频电机，可通过变频来调节送料速度，以使物料流量达到设定流量。 2.1 设计思想输送带的实时称重系统是对散状物料自动的连续、累计称量。为了测得运动的输送带上单位长度的瞬时流量，某一段距离的物料重量，或一段时间和一段距离的累积重量。这些量在理论上的计算，可用积分法的数学模式来演算。
10、 图2皮带秤系统构图输送带输送物料时，主控机连续测量输送带上每单位长度的载荷值并与皮带在同一时刻的速度相乘，测得结果为物料的瞬时流量。因物料输送的不均匀性和输送带速度随时间变化，所以在T时间间隔的累计流量可以用以下积分式表示。 （1-2）式中: 一时间间隔的物料累计量或;一物料通过秤的时间或；一皮带单位长度上的物料重量；一物料在皮带上的运行速度。首先，物料下落到输送带A轮和B轮之间的位置上，经过B轮位置时已达到稳定的速度开始进入称重区域。这样的机构设计减小了物料对输送带的冲击，从而使秤架尽可能的将输送带负荷按一定比例传递到传感器上，获得较好的称重效果。当被称物料通过输送带输送部分到达固定轮B位
11、置以后，物料开始在重力作用下通过输送带秤架对传感器的受力部位作用，使称重传感器内部的弹性体产生形变，贴附于弹性体应变梁上的应变计将变形转变为电阻变化，惠斯顿桥路失去平衡，输出与所受力的数值成比例的电信号，经线性放大器将信号放大，得到可以直接通过数据采集卡采集的电压信号，经采集卡中的A/D转换器转换为数字信号以后输入到计算机中，进行数据处理和分析。2.2 设计方案组成电子皮带秤的皮带下面有一个压力传感器，把信号经过放大器，A/D转换器传给plc，通过plc处理后进行调节，有瞬时流量和累积流量，皮带机的电机是个变频电机，可通过变频来调节送料速度，以使物料流量达到设定流量。3 系统的硬件3.1 系统
12、的主控制器S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。3.1.1 适用范围S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。3.1.2 cpu单元设计本设计采
13、cpu226的plc，本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。3.2 称重传感器传感器是将被测的某一物理量(或信号)，按一定的规律
14、转换为与其对应的另一种量(或信号)输出的装置。这一定义包含了以下几方面的意思:传感器是测量装置，即完成检测任务;它的输入量是某一被测量可能是物理量也可能是化学量、生物量等;它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量;输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。目前对传感器的定义，普遍认为是非电物理量到电量的转换，即传感器是将被测的非电物理量(如力、重量、力矩、温度、流量、角度、声响、转速等)，转换成与之对应的、易于精确处理的电量或电参量(如电流、电压、电阻、频率等)输出的一种测量装置。 在系统中用到的称重传感器直接安装固定在底板上的支架
15、上，传感器的触头与C轮的支撑架下表面接触，用来感应皮带上传输物料对秤架的压力变化。称重传感器被称为电子衡器中的心脏部件，科学技术的飞速发展，由称重传感器制作的电子衡器也已广泛地应用到各行各业，实现了对物料的快速、准确的称量。特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器。目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。3.2.1 称重传感器的工作原理称重传感器是将被测力一重力(压力)等
16、机械量转换为与之成比例的电信号的仪器。称重传感器按其工作原理可分为电阻应变式、压阻式、压磁式、压电式等。1)压阻式称重传感器某些固体材料受到外力作用后，除了产生变形，其电阻率也要发生变化。这种由于应力作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”。利用压阻效应制成的称重传感器称为压阻式称重传感器。压阻式称重传感器有两种类型:半导体应变式称重传感器、扩散型压阻式称重传感器口51。半导体应变式称重传感器的结构形式基本上与电阻应变式称重传感器相同，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体制成。与金属应变片相比，它的优点是体积小而灵敏度高，同样也存在敏感栅易于损坏的问题。扩散型压阻式称重传感器的基片是半导
17、体单晶硅。单晶硅各向异性，因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻模片，不易保证精度。2)压磁式称重传感器铁磁物质受到机械力作用后，在物质内部会产生机械应力，从而引起该物体导磁系数发生变化，压磁式称重传感器就是建立在这种效应基础上的。3)压电式称重传感器一些离子型电介质沿一定方向受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象，在表面上产生电荷，当外力去掉以后，又重新回到不带电状态。这种机械能转换为电能的现象称为“顺压电效应”。反之，称为“逆压电效应”。具有压电效应的物质称为压电材料。压电式称重传感器的基本原理是利用压电材料的压电效应做成的。由于它的固有频率很高，所以它的高频响应要优于压
18、阻式称重传感器8。4)电阻应变式电阻应变式称重传感器由电阻应变计和金属弹性梁两个主要器件组成。电阻应变计由康铜箔在绝缘基底材料上做成丝状电阻丝，利用导线的电阻率与直径大小成反比的特性，当丝状电阻丝在外力作用下，在弹性范围内其直径发生细微变化时，它的电阻值也随之发生变化，因而电阻应变计能将称重传感器所受到的力变为电信号。由于电阻变化很小，必须用灵敏度较高的惠斯顿桥式测量电路来测量。惠斯顿桥式测量电路要求四个负载电阻的阻值之差极小。3.2.2 称重传感器的选择动态称重系统上使用的称重传感器应有下述特性:1）好的抗侧向力及抗偏载能力。因为动态称量中，干扰力及作用点偏离中心是几乎不可避免的。2）拆装、
19、更换方便。因为动态衡器一般安装于运输量较大的厂矿铁路专用线上，往往不允许所在线路闭塞时间过长。3）在冲击、振动载荷下，应有良好的长期稳定性。4）具有较小的零点漂移温度系数和灵敏度温度系数，以适应各季节环境温度的变化。5）具有良好的密封性，以防止潮气、粉尘进入9。称重传感器是皮带秤力与电转换的核心部件，称重传感器按变换原理分类主要有：电阻应变片式、差动变压器式、电容式、压磁式、压电式等。本设计选用电阻应变式称重传感器，它被广泛的应用在各领域，电阻应变式称重传感器获取力值数据具有转换元件体积小，反应快，失真小，测力范围宽（从几克到几千吨）以及效率高，使用简便，可远距离传递信号和与计算机配套使用等优
20、点 。有三种应力被应用于称重传感器中，它们分别是，拉伸与压缩应力，弯曲应力和剪切应力。1）利用拉伸应力与压缩应力的称重传感器，即柱式称重传感器，弹性体呈柱式的传感器具有结构简单、易于加工制作、便于贴片等特点，但其不足之处则是抗侧向力较差。2）弯曲应力是传感器有多种形式：以材料区分，有铝质或钢质；以密封形式区分，有涂覆密封或内充惰性气体金属波纹管(薄膜)密封；以受力形式区分，有拉力或压力；以安装方式区分有弧面连接、万向节连接、簧片弹性连接等。悬臂梁式称重传感器结构简单，灵敏度高，便于制作加工，但对力作用点较敏感，对于振动大的场合，其输出信号不稳定。3）剪切应力型传感器如剪切梁式称重传感器，其弹性
21、体截面形式多为工形，电阻应变片贴在中性层位置上。根据材料力学可知，梁上的受力点移动时，梁上剪切力引起的剪应力与梁的弯矩无关。因此，该型传感器对受力点的变化不敏感，它的特点是结构简单、灵敏度高、线性好，但弹性体贴片困难，加工不易。所用材质多为铝材，稳定性差，而钢质的又多为大量程，不适用于皮带秤的选用。但是，该型传感指仍是一种有前途的理想传感器，尚需进一步研究开发。图3柱型称重传感器结构图图4悬臂梁式称重传感器基于上述诸多因素，我们使用S型剪切梁式称重传感器，它综合了各自的优点，是基本上功能结构完善的称重传感器。S型剪切梁式传感器的剪切力与梁弯矩无关，消除了受力点移动所引起的输出灵敏度变化，对侧向
22、载荷也有较大的抵抗能力，而且结构紧凑小巧。3.2.3 称重传感器的安装在这个问题上，有许多的经验和教训，传感器的联接装置，在皮带秤整个称重系统中占有相当重要的地位。在皮带秤动态计量时，如何克服振动，偏载等多种因素的影响，将重力准确地传递到传感器是一个不可忽视的环节。如果没有合理地安装称重传感器以及没有性能良好的联接装置，即皮带秤秤架设计得再好，传感器准确度再高，也不能得到很高的系统准确度及其长期稳定性8。 图5电子皮带秤安装示意图对于皮带秤的传感器联接装置不仅在理论上需要有消除测向力的结构设计，而且在传感器联接器的加工和安装也要保证一定的精度。正常工作时，如果重力的作用点能在传感器轴线周围和某
23、点周围自如地游移，并不影响皮带秤的准确度。但假若重力作用点产生了较大偏移，从某一点偏移到另一点而不能自如地游移，即正态分布的均值发生了变化。所以，如何保证联接装置的加工和安装精度也是一个关键点，特别对于小量程的皮带秤来说，皮带秤的振动常使作用点产生偏移，在皮带秤动态计量过程中，从某点偏移到另一点，造成了系统误差。通常要求传感器的连接有如下要求:(l)能有效消除测向力的影响；(2)在动态过程中，重力作用点不允许产生偏移只允许围绕某点产生呈正态分布规律的游移；(3)便于安装、维修；(4)标准化、系列化和整体性好；(5)成本低、加工简单。3.2.4 称重传感器选择注意问题称重传感器在选用时要考虑到很
24、多因素，实际使用当中我们主要从下列几个因素考虑。另外，称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标。1）使用环境称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。首先要考虑传感器所处的实际工作环境，相应的环境因素下我们必须选择对应的传感器才能满足必要的动态称重的要求，这点对于正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。2）传感器的数量和量程传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只
25、传感器，但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤只能采用一只传感器。传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。3）各种类型传感器的使用范围传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间，保证安装合适，称重安全可靠。 4）传感器的准确度等级选择传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器，应该考虑到本系统装置的准确度等级和成本。3.3 测速传感器测速传感器也是皮带秤称重系统中的又一个重要环节。皮带秤电控系统，主要是检测两个物理量，一个由称重传感器拾取重力信号，另一个
26、检测皮带的线速度，然后将这两个量进行积算。速度检测的准确程度，直接影响到皮带秤的准确度。测速传感器主要分数字式和模拟式两种。当前国内外普遍使用数字式测速传感器。过去使用的模拟式测速传感器来检测发电机输出电压的方式不再使用。在此不作讨论。数字式测速传感器按拾取速度信号的方式分类，分为接触式和非接触式。从测量原理上来分类有:测脉冲频率式(测频式)和测脉冲周期式（测宽式)。按信号转换方式上可分为:磁一电式和光一电式。接触式测速感器的磨擦轮又分窄式和宽式，形成了各式各样的测速传感器。3.4变频调速原理在许多工业现场，对调速系统又较高的要求：调速范围要宽，并且在力矩变化大时仍能平稳调速。在电子皮带秤的系
27、统中，调速系统是通过调节皮带速度来控制物料流量的。有时物料的配比会因为工艺的修改变化很大，要求调速系统必须有较宽的调速范围，另外物料的粒度，仓压甚至机械设备性能常会变化，还要求调速系统输出力矩有较大的适应范围。如物料粒度较大或皮带秤上料层较厚时，负载力矩很大，变频调速系统也可以满足上述要求。 （3-1）式中n 异步电动机的转速f 异步电动机的频率s 电动机转差率p 电动机极对数由式可知,转速n 与频率f 成正比, 只要改变频率f 即可改变电动机的转速,变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。变频调速不但范围宽，平滑性也好可以在很宽的负载转矩变化范围内实现转速传动，机械特性硬。1）当较
28、高时，转差率在相当宽的转矩范围内变化不大，正比于供电频率如图所示。电机的最大转矩 （3-2）式中C为常数，U为供电电压，变频器控制输出的位常数，则为恒定值。若负载转矩在低于的范围内变化，调节f即可平滑的调节电机的转速。图 6 变频调速机械特性2）当较低是，转差率增大，会是输出力矩降低，如图所示。变频器通过改变电压频率比来补偿力矩M，加宽低速时的转矩M范围。一般变频器内均带又补偿功能，使得变频调速系统进一步优化。电子皮带秤的调速系统是由安装在皮带秤体上的光电编码器检测皮带速度，输出脉冲送给plc,然后经过plc送给变频器，进而控制皮带电机转速。3.5电动机功率的选择根据设计的需要，我们选用调速电
29、机以获得不同的皮带传动速度。采用先进可靠的“变频感应电机+变频器”的交流调速方案，取代机械变速和直流调速方案。运输带有效拉力为：其中，为皮带的摩擦系数，同步带一般为。皮带运输机所需要的有效功率为：为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到运输机之间的总效率，设，分别为齿轮传动、滚动轴承、同步带轮的效率，查表可得，则传动装置的总效率为：故电机所需要的功率为：选取电动机的额度功率最少为。3.6 变频器LB60G是我国自主开发生产的高品质、多功能、低噪音的V/F控制的通用型变频器。通过V/F控制方式，能以很高的控制精度进行很宽范围的调速运行。具有转速跟踪、内置PLC、内置PID控制器、编码器、故障
30、自动重启、内置制动单元、内置PG接口、8种故障监控、丰富的I/O 端子和多达十种的频率设定方式，能满足各类负荷对传动控制的需求。紧凑的结构，可以灵活安装；按照国际标准进行设计和测试，保证产品的可靠性。根据上述电机功率的计算，设计要求变频器的型号对应匹配的电机级别要高，对照技术手册选择LB60G4T0550BE型变频器。变频器技术指标及规格主电输入额定电压，频率：三相，380V/220V，50Hz/60Hz，二相，220V，50Hz/60Hz；变动允许值：电压：，电压失衡率3%,频率：。主电输出输出电压：三相，；输出频率：；过载能力：150%额定输出电流1分钟，110%额定输出电流1小时。控制性
31、能调制方式：SPWM模式；运行命令给定方式：面板给定，外部端子给定；速度设定精度：数字设定： （），模拟设定： （）； 速度控制精度：有PG反馈V/F控制：（）；设定参考电压源输出：1路，10V，5mA。控制输入输出信号模拟输入控制电压源输出：1路，24V，100mA， DC，10bit符号位，1路，DC，10 bit，又主板JP1跳线在V/I侧的位置选择；PG信号输入：X7和X8位A、B开路集电极码盘输入；FM模拟信号输出：1路，输出电压，输出电流，输出频率的模拟信号；集电极开路输出：2路，10 种运行状态可选。最大输出电流50mA。环境使用场所：室内，无阳光直射，无粉尘、腐蚀性气体可燃性气
32、体、油雾、水蒸气、滴水或盐分等；环境温度：；湿度：，无水珠凝结；振动：小于（0.6G）；存储温度：；了使系统保护功能动作时能切除电源和防止故障扩大，建议在输入侧安装电磁接触器控制主回路电源的通断，并与变频器的故障输出继电器连锁动作，以保证安全。 为了降低从变频器电源线耦合的高频干扰噪声，可以在变频器的电源输入侧安装型号、规格匹配的噪声滤波器。变频器输出端子（U、V、W） 绝对禁止交流电源输入与变频器的输出端子U、V、W相连接；也绝对禁止交流电源输入与变频器的P (+)、N (-)、DB 端子相连接。 变频器的输出端子 U、V、W，要按正确的相序连接至三相交流电动机的接线端子 U、V、W；如果电
33、动机旋转方向错误，则交换任意两相的接线即可。直流电抗器连接端子（P1、P(+)），为了改善功率因数可以连接直流电抗器。出厂时，P1，P(+) 之间连接有短路块。如果要使用直流电抗器，则应先取下该短路块，然后再接入直流电抗器。 不使用直流电抗器时，请勿取下短路块，并要拧紧螺钉，否则变频器不能正常工作。 外部制动电阻连接端子（P(+) 、DB），LB60G变频器7.5KW以上根据用户需要内置制动单元。一般情况下，电机进行制动时，由于电机内部存在损耗可产生约20%电机额定转矩的制动转矩。若损耗转矩不够使用，则需要在P(+) 、DB端外接制动电阻。4.控制要求该自动配料系统由2台电子皮带秤配料线组成，
34、编号分别为1#、2#，其中1#为主料秤，2#为辅料秤。系统具有恒流量和配比控制两种功能。对于恒流量控制时，电子皮带秤根据皮带上物料的多少自动调节皮带速度，以达到所设定流量要求。以主秤（1#）系统工艺流程来分析，工艺流程如图7所示。 自动配料系统加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经变送器放大，输出一个正比于物料重量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个流量信号，在上位机上显示当前流量值。同时将此流量信号送至PLC接口，与
35、上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。 4.1系统工艺流程 流量就是一定时间内皮带上走过的物料量。电子皮带秤称量的是瞬时流量，上位机给出的是设定流量，二者在实时计量中有所偏差。在流量实际控制中采用工业控制中应用最为广泛的PID调节，根据流量偏差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制，控制量输入和输出（误差）之间的关系在时域中可用公式表示如下： 公式中e（t）表示误差、控制器输入，u（t）是控制器的输出，kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数
36、。图2为系统流量PID闭环调节结构图。在生产过程进行自动调节时，以主料成分的流量计量为依据，根据生产工艺要求通过上位机设定出总流量及主、辅料配比参数，按配方比例掺杂其余辅料。流量计量控制是计量偏差与变频调速的结合，具有结构简单、稳定性好、工作可靠和调整方便等优点。图8 流量PID闭环调节4.2.系统控制流程 当系统开始工作时，启动配料生产线。首先系统程序进行初始化，通过上位机或触摸屏设置配料配比，检查料斗有无物料。若无物料，向料斗送料，启动配料生产线，由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差，经
37、PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节，从而实现恒流量控制。根据配比各辅料同时混合计量，并按配方工艺要求添加。系统主程序控制流程如图9。 图9 系统主程序控制流程 4.3PLC控制系统硬件设置 系统中主、辅料秤由可编程控制器（PLC）和上位机实现两级控制。现以1#2#两台电子皮带秤的PLC控制分析为例，每一电子皮带秤有一台皮带驱动电机，两个料位传感器，个速度传感器，1个称重传感器，1台变频器，它们构成了被控对象。电动机的启、停由开关量控制，PLC数字量输出信号作为变频器的控制端输入信号，经变频器调制输出高频脉冲给皮带驱动电机。料位传感器检测料斗有无物料，速度传感器测量电机的转速
38、,称重传感器测量质量。系统需4个输入量2个输出量,具体如下图输入按键输出输出量I0.0启动Q0.01#启动I0.1停止I0.21#检查是否有料I0.32#检查是否有料6 技术经济分析随着国民经济的发展和商品流通的扩大，过去沿用的机械杠杆秤已不能适应生产自动化和管理现代化的要求，衡器的技术水平需要不断的提高。伴随着传感器、电子技术和微机技术的崛起，称重技术得到了迅速的发展，称重装置在数字化、智能化等方面有了长足的进步。快速、准确、操作方便、消除人为误差、功能多样化等方面已成为现代称重技术的主要特点。在物料输送称重过程中，各种连续输送大宗散状物料的皮带输送机，都广泛采用了电子皮带秤，以作计量和控制
39、之用，起到了缩短作业时间、改善操作条件、降低能源和材料的消耗、提高产品的质量以及加强企业管理、改善经营等多方面的作用。在全球化的今天，电子皮带秤将会得到更为广阔的市场。本设计中电子皮带秤采用的是采用电阻式传感器的单托辊式皮带秤，结构简单，便于操作，价格相对比较大众化。虽然设计上还存在不足，但基于以上的优点，我相信会有一定的市场。总结本次设计中，我查阅了大量的资料，使我对设计中涉及的所有器件有了一个充分的了解，掌握了传感器以及一些称重器件的工作原理，熟悉了对电子皮带秤中各个部分的硬件设计，并成功设计和制作出了使用电路，达到了预期效果。同时对电子皮带秤的抗干扰方面提出了一些见解，并提出了一些简单的
40、可靠性设计方案。本设计中电子皮带秤采用的是采用电阻式传感器的单托辊式皮带秤，结构简单，便于操作，价格相对比较大众化。称重传感器是皮带秤力与电转换的核心部件,设计中采用S型剪切梁式称重传感器，其结构简单，连接方式采用关节轴承，处于受拉状态，可安装于封闭的梁内，结构紧凑，易于加工制作，同时应变输出大，线形好。在电子称重技术和工业、商业、家用电子秤快速发展的强力牵引下，称重传感器的设计技术、制造技术和工艺技术都有很大提高，取得了许多令人瞩目的成果，在全球化的今天，电子皮带秤将会得到更为广阔的市场。！主要参考文献1 孙 平；可编程控制器原理及应用（第2版）；高等教育出版社；2008年4月版2 林小峰；可编程控制器原理及应用 北京：高等教育出版社；19943 蒲玉兴、李广兵; 可编程控制器（PLC）教学实践; 长沙航空职业技术学院学报; 2003年01期 4 于庆广；可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社；20045 施汉谦,宋文敏.电子秤技术M.中国计量出版社，1990,(1)：1606 方原柏.电子皮带秤的原理及应用M.中国计量出版社，1994（3）30