群控式定量给料秤设计

　　用于环境恶劣工作(如水泥厂)的工业计量配料系统,要求仪表的工作性能稳定、可靠,计量设备的秤体更需要满足易装、易调、抗冲击的要求。精确的配方才可保障产品质量,为此,群控配料系统的研制与开发,大大地提高了产品质量和企业效率。

　　1　系统组成与工作原理

　　群控定量给料秤是由工业PC、各功能板卡及秤体三大部分组成的机电一体化产品。

　　一台工业计算机负责总体控制,其功能是采集各皮带秤称量段上的单位物料重量,同时采集变频调速器的电机反馈转速,进一步推算出皮带线速度。由此计算出秤的瞬时下料量,与设定的流量比较,通过变频调速器调节电机转速,使本台秤的瞬时下料量跟随设定值。

　　秤体部分主要包括给料斗、机架、卸料罩、荷重传感器、皮带张紧及自动调整装置、皮带内外清扫器、传动及减速装置、测速装置等。其完成“重量→电”转换,将物料的重量变成电信号输出,然后由通道部分完成信号放大、A/D、送给微机进行数据跟踪、显示、数字调节,完成一系列控制,最后控制变频器调节电机速度,跟随设定流量。

　　本系统采用群控技术,可根据产品配方要求的物料种数,配备皮带秤的数量,每台秤传送一种物料。荷重的采集通过电阻应变式传感器,即称量段内的物料施加于一组称量托辊,称量托辊通过一组十字簧片作用于荷重传感器,使其产生应变,输出0~20mV的电压信号。此电压信号通过前置通道进行放大、滤波转换成0~10V的电压信号,经A/D转换器变成可由微机处理的信号,标度变换后,即对应称量段内的物料重量。

　　瞬时流量:

　　q = W·v

　　式中:q为瞬时下料量,kg/s;W为称量段内物重,kg/m;v为皮带线速度,m/s。

　　速度采集有二种途径:

　　①变频调速器端子采集0~10V电压,对应0~Vmax(r/min),同样进行A/D转换,变换成电动机对应转速,进一步合成相应皮带线速度;

　　②通过贴附于电动机轴上的测速极轮及法兰盘上的测速传感器,将电机旋转角速度变成相应一系列脉冲,然后对脉冲进行锁相倍频,再对其进行周期性计数,即推算出对应转速ωr。

　　可由电机角速度推算出皮带线速度v,即

　　v =ω_r·πd/i

　　式中:ωr为电机转速,r/s;i为减速机速比;d为主动滚筒直径,m。

　　2　硬件系统

　　如图1所示,由工业PC控制整个系统的运转。其包括荷重传感器对皮带上物料重量的采集,经放大处理后,由多路模拟开关分时分路选择相应重量信号送往二级运放器进行有源滤波处理,再经A/D转换后,送给PC;测速传感器对电机转数的采集,换算成皮带线速度,分别与各秤物料重量相计算,求出物料的瞬时流量,与设定值比较;通过D/A送出数据,经变频器去控制电机的转数,来达到瞬时流量跟踪设定值的目的。工业PC还控制一些开关量和显示、打印等。