配料控製器的應用要求。
帶式輸送機廣泛應用於礦山、冶金、碼頭、化工等行業，能夠自動輸送散裝固體原料，特別適用於高溫、高海拔和有害環境。皮帶秤作為測量和控製帶式輸送機物料K8凯发登录入口的實時控製器，能夠準確測量物料K8凯发登录入口，保證配料比例準確，實現生產過程自動化，提高生產效率和產品質量。單片機控製的配料秤功能強、結構簡單，是電子配料秤的發展方向。
動態配料計量控製原理。
皮帶物流的動態測量是在物料輸送過程中連續自動完成的。為了測量一段時間內皮帶物流的累計重量(或位移)，可以采用兩種方法:累計法或積分法。
堆積法的稱重計量原理是:物料通過圖1所示的稱重計量段時，輸送帶運行距離L=kl(k為稱重托輥數，此處k=3)時，稱重傳感器的力Fm測量一次，並累計。在一段時間內，當傳送帶運行nl距離時，這段時間內物料的累計重量。
實際上，這種累加方法隻用於純機械皮帶秤的稱重測量，其精度並不令人滿意。目前廣泛采用的是積分法。
配料係統的硬件組成。
1個負載傳感器。
用於測量傳送帶上的瞬時重量。使用應變式負載傳感器，將重量轉換成應變，並通過電阻應變儀將其轉換成與其成比例的電壓信號。該方法具有靈敏度高、線性好的優點。
2速度傳感器。
用於測量傳送帶的速度。設置滾輪與皮帶接觸，並與皮帶同步轉動，滾輪的另一端連接光電齒盤，將滾輪的轉動轉換成相應的脈衝信號，輸入單片機。
3單片機。
單片機選用洪晶科技生產的STC89c58rd+，是新一代8位單片機，具有超強的抗幹擾能力，高速低功耗。
4A模數轉換器。
AD轉換器AD7799，AD7799是美國某公司的3通道24位δ2∑ADC，適用於高精度工業級轉換。其特點是:均方根噪聲極低；功耗低；內置增益為12128的低噪聲可編程稱重儀表放大器；內置自校準電路；50Hz和60Hz同步陷波器，消除50Hz和60Hz電源幹擾；內置時鍾振蕩器節省外部晶體振蕩器。
5稱重顯示器和鍵盤。
顯示部分分為兩部分，一部分是128×64低功耗位圖形式的LCD模塊，用於選擇參數和實現功能；第二，保留常用的7位數碼管，可以動態醒目的顯示參數。鍵盤使用軟膜觸摸鍵盤。
6D模數轉換器。
Ad5664用作數模轉換器，這是一款16位四數模轉換器，采用3mm×3mm10引腳LFCSP(引腳架構芯片級封裝)超小型封裝。
配料控製器稱重模塊。
稱重模塊包括激勵電源、傳感器、稱重儀表放大器和模數轉換器。
為了提高測試精度，采用六線製進行長線測量[3]。即在原有四線製的基礎上，增加兩條電纜作為供電橋電壓的反饋，連接到ADC的參考電壓端，如圖3所示。激勵電壓的漂移會引起輸出信號的相應漂移。在六線係統中，ADC輸入信號和基準來自同一個激勵源。如果測量不變，ADC的數字輸出不會隨著電橋激勵電壓的漂移而變化。因此，在沒有精確穩定的參考源的情況下，可以實現精確測量。
AD模塊。
典型傳感器的靈敏度一般為2mV/V..對於這種傳感器，當受到728伏電壓激勵時，最大輸出為16毫伏。但為了保證線性電壓輸出，一般隻用最大輸出範圍的2/3，一般為10mV。LCD上顯示的叫做外碼。為了保證外碼的準確性，通常需要更高數量級的內碼作為保證[4]。例如，一些標準稱重儀器需要一個外部代碼，內部代碼是20倍。因此，顯示分辨率為1:10000的高端稱重儀器需要1:200000的內部代碼分辨率。當增益設置為100時，ADC的輸入範圍為1000mV。如果參考電壓為215V，這意味著隻使用了ADC動態範圍的1/3左右。如果1000mV需要1:200，000內碼，那麽ADC的分辨率可以達到1:600，000，需要l9204~~20位的精度。
AD7799是美國某公司的3通道24位δ2∑ADC，適合高精度工業轉換。
配料儀的精度主要取決於模數轉換器的分辨率，模數轉換器的選擇對決定儀器性能至關重要。AD轉換器的位數不僅決定了采集電路可以轉換的模擬電壓的動態範圍，而且很大程度上影響了測試電路的轉換精度。AD7799的有效分辨率為23位，峰值分辨率為15位(增益=1，轉換速率為4117Hz)。
轉化率:在確定AD轉換器的轉化率時，要考慮係統的采樣率，AD7799可以達到4117~470Hz。
範圍，輸入信號的最小值從零開始或從非零開始。AD7799的絕對輸入電壓為(gnd+100mv)~(avdd210mv)(增益=1，帶輸入緩衝器)。
線性度，ADC實際傳遞函數與理想直線的最大偏差，AD7799的非線性度為0.0015%。其他參數可以在某公司的規格中找到。
比例儀表放大器
批處理儀表放大器是一種放大輸入差分信號電壓並抑製兩個輸入端共模信號的放大器。在一般的采樣係統中，信號在進入ADC進行模數轉換之前，必須經過放大器放大。放大器的功能如下:
l)過去大多數ADC的模擬輸入電壓範圍在110V之間，而大多數模擬轉換係統的模擬輸入信號相對較小，因此放大器是最基本的外圍模擬電路之一。
2)共模抑製功能:在模數轉換前對信號進行調理，抑製噪聲。
3)阻抗變換功能。有些ADC的模擬輸入端輸入電阻比較小，而模擬信號源的內阻往往比較大，因此需要選擇高輸入低輸出阻抗的放大器。
A1和A2運算放大器緩衝輸入電壓。整個差分輸入電壓出現在電阻Rg兩端，因此可以通過並聯電阻Rg來調整差分增益，但共模增益和誤差不會增加，即差分信號將與增益成比例增加，但共模誤差不會增加。電阻網絡集成在配料儀表放大器的芯片中。一旦這個減法器電路的增益由比值匹配電阻設置，那麽在改變增益電阻Rg時就不需要電阻匹配，也就不存在電阻匹配問題。INA131就是這樣一種批量儀表放大器。傳遞函數見下式，無外部增益電阻時放大倍數為100.057。
INA131是一個雙功率放大器，因此當它連接到單功率電路時，必須在Ref端連接到適當的偏置電壓。(Vin+-Vin-)最大為20mV時，(Vout2VRef)為2V，Ref為215v，Vout最大為415V，滿足ADC的輸入要求。同時，Vout和Vref連接到ADC的IN+和IN-端，形成全差分輸入。此外，在信號進入儀表放大器之前，需要進行簡單的RC或LC濾波。
配料控製器的測速模塊。
根據脈衝計數測量轉速有三種方法:
1)測量指定時間內產生的脈衝數，得到測量速度，稱為m法測速；
2)測量相鄰兩個脈衝的時間來測量速度，稱為T法測速；
3)通過測量檢測時間和脈衝發生器同時發出的脈衝數來測量速度，稱為M/T法[5]。
以上三種測速方法中，M法適合測量更高的速度，可以獲得更高的分辨率；t法適用於低速測量，此時可以獲得較高的分辨率；M/T規則適用於高速和低速測量，測量精度高。因此，通常采用M/T法進行測速。
M/T法是指在測速過程中，不僅測速傳感器的脈衝數m1同時測量，高頻時鍾脈衝數m2也同時測量。關鍵是要使測量時間始終等於速度傳感器m1脈衝信號的周期之和。

具體實現方法如下:將速度傳感器的脈衝輸出整形濾波後，通過光耦引至單片機外部中斷0的輸入端。INT0采用下降沿觸發方式，速度傳感器的脈衝數m1由外部中斷0測量，高頻時鍾脈衝數m2由定時器T2測量。在INT0的中斷服務程序中，記錄速度傳感器的脈衝數m1，同時記錄T2的初始值和最終值。在T2的中斷服務程序中，記錄T2的溢出次數。
動態配料控製係統。
傳送帶上方有一個進料盤，由電機驅動。當傳送帶移動時，材料隨傳送帶一起傳送。傳送帶由電機驅動。速度傳感器輸出信號的頻率與輸送帶的速度成正比，稱重傳感器輸出的電壓信號與輸送帶上的物料成正比。輸送帶配料控製器接收速度信號和重量信號，通過計算獲得輸送帶上物料的瞬時K8凯发登录入口，並將瞬時K8凯发登录入口與配料控製器中的設定K8凯发登录入口值進行比較，經過PID調節後輸出0~10mA或4~20mA的電流信號，從而調節進料盤驅動電機的轉速，使物料K8凯发登录入口盡可能穩定在設定值附近，具有良好的靜態和動態指標。
理論上配料控製器要求每時每刻配料準確，但實際過程中通常會有一些緩衝環節，比如攪拌機、攪拌機、料倉等。，這會衝淡配料的不均勻性，從而降低高瞬時精度的意義。此外，根據配料控製執行器和被控對象的特點，累計量的控製比瞬時量的控製容易。因此，隻要控製一定時間間隔內的物料累計量δt，就足以滿足工藝比的要求。
本文提出了一種級聯動態配料控製方案，如圖7所示。主回路控製累積偏差，輔助回路控製物料的瞬時K8凯发登录入口。原來的標準PID算法對物料瞬時K8凯发登录入口的偏差校正一次，而不是對累計偏差校正n次(n=δt/t，其中t為采樣周期)，大大提高了調整質量[6]。
結束語。
介紹了動態配料控製器的原理和設計方法。重點介紹了控製器的稱重模塊、測速模塊和自動配料係統的設計。現在已經進入試用階段。實踐證明，該稱重配料儀取得了良好的效果，使用方便，性能穩定，可靠性高，計量精度和配料精度高。

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