皮帶輸送機廣泛用於冶金、礦山、碼頭、化工等行業，對於散裝的固態原料進行自動輸送.皮帶配料秤 是一種用於測量和控製皮帶輸送機速度和物料K8凯发登录入口的實時控製器，其用途十分廣泛.本文采用單片 機，實現數字PID控製，達到對現場的實時監控，使皮帶配料秤的性能價格比全麵提高.

1 皮帶配料係統工作及測量原理

皮帶配料秤的結構如圖1所示.皮帶上方有一料鬥，皮帶運動時，由給料裝置使物料隨皮帶輸送⑥ 岀去；輸送皮帶由滑差電機m驅動，輸送皮帶上物 S/ H料K8凯发登录入口的整定值由操作員鍵盤輸入.係統投入運行 後，控製器的8098單片機定時采樣皮帶荷重信號和後，控製器的8098單片機定時采樣皮帶荷重信號和成正比的電信號.輸送皮帶下方裝有荷重傳感器W乙它輸出與皮帶上物料荷重成正比的電壓信號.皮帶 配料秤控製器接到SF和WZ的電信號，計算皮帶物料的瞬時K8凯发登录入口和累計K8凯发登录入口，並顯示結果，同時通過PID 控製規律輸岀控製電流對電機進行控製，使物料K8凯发登录入口穩定在設定值上.

1.1瞬時K8凯发登录入口的測量

設F為單位長度皮帶上的物料的瞬時荷重，【，為皮帶的瞬時線速度，則瞬時K8凯发登录入口為F(r) = P【’ (1)

式中P = P(x)為荷重傳感器電壓輸出信號的函數，可近似地由3次多項式表示為F(x) = q ??(「) +人疽(1) +c x(r) + d (2)

式中E)為荷重傳感器在時刻，輸出的電壓信號；Q,b,c,d按調試過程中現場測定的數據計算得 岀，則瞬時K8凯发登录入口為

F(r) = [& x，(r) + 8 x2(r) + cx(r) + d] F (3)

1.2累計K8凯发登录入口的測量

由於計算機是釆樣控製係統，其釆樣周期&很小，可認為攵時間內K8凯发登录入口為一常數尤，則皮帶上通過 的物料K8凯发登录入口為 法=£攵，在時間r內累計K8凯发登录入口為w=t w,=£f, &l= I 1

1.3K8凯发登录入口控製

在K8凯发登录入口測試的基礎上，把K8凯发登录入口設定值和實測瞬時K8凯发登录入口值進行比較計算出誤差，應用PID控製算法公式⑴

T T

Au, = u,-u,_l = /c;,[e,— e, + -y (e, - 2e,_, + <_,)計算輸出經D/A轉換後實施控製.

2皮帶配料秤的硬件構成

如圖2所示，荷重信號經放大和濾波輸入到ACH7端，8098的A/D轉換器測出荷重信號的數字量； 光電轉速傳感器經整形和光隔後輸入到HSI端，經8098HSI部件測試轉速脈衝周期，從而求出轉速；報警 信號由PWM輸出到報警電路，驅動報警器報警；控製變量由HSO部件輸出，經有源濾波.功率放大後去 圖4中用NE555構成了一個施密特觸發器，它的作用是將邊沿變化緩慢的波形整形，使其邊緣陡峭 變為矩形波，同時由於施密特觸發器具有回差電壓，因而抗幹擾能力很強.所選傳感器每轉產生300個脈 衝，其頻率滿足HSI能測量的頻率範圍.所測轉速公式為« = 60/3007], T,為HSI測出的脈衝周期，從而實 現對轉速的測量.

2.3控製變量輸出電路

PID控製變量輸出電路由8098的HSO部件、光電隔離器、二級低通有源濾波器構成.有源濾波是濾除 HSO輸出的占空比可變的PWM信號高頻分量，保存直K8凯发登录入口，從而利用8098的HSO實現了 D/A轉換.

主程序及鍵輸入處理程序主要針對人機接口而編製.主要任務是對係統初始化，提供人機接口 的監控.當係統在現場調試中，各個部件工作都正常,計算參數都已確定並固化到EPROM後，即投入使 用.正常情況下，用戶隻需輸入K8凯发登录入口整定值，就可按下運行鍵使係統投入運行.運行管理程序則實現了對 速度、荷重信號的釆樣計算，並據算出的K8凯发登录入口值與設定值之間的差進行判斷是否報警，若誤差超過允許值 則報警，並計算累計K8凯发登录入口值且顯示，同時經PID計算岀控製變量輸出到D/A,對電機進行實時控製•

4 結論

1）選用8098單片機構成皮帶配料秤的控製器，可使係統結構簡單、運算速度快、抗幹擾能力強、可靠 性高，實用性強，應用廣泛.

2）采用較易實現的PID控製規律，並充分利用8098豐富的中斷資源，不僅提高了係統的實時性，也 保證了精度.

參考文獻：

（1］ 孫涵芳，徐雖卿.MCS-96係列單片機原理及應用［M］.北京航空航天大學出版社，1989

（2］ 徐用懋，顏綸亮.微機在過程控製中的應用［M】.清華大學出版社，1989

（3］ 謝劍英.微型計算機控製技術［M］.北京：國防工業出版社.1988

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