皮带配料秤单片机控制系统的设计

　　　　1 概述

　　皮带输送机广泛地应用于矿山、冶金、码头和化工等行业，对于散装的固态原料(如矿石、水泥、煤粉)进行自动输送，特别适合于高温、高空和有害环境下作业。例如，水泥厂粉磨车间的熟料配料系统就是依靠调节皮带输送机的速度来控制水泥磨的进料量，完成对各种熟料的配比。皮带配料秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时控制器，其工艺结构图如图1所示。

　　从结构图中可以看出在皮带的上方有一个料斗，皮带运动时物料随皮带输送出去。输送皮带由滑差电机M(电磁调速异步电动机)驱动，测速传感器SR输出信号的频率和皮带速度成正比，输送皮带的下方装有荷重传感器，输出与皮带上物料成正比的电压信号。皮带配料秤控制器BWF 接收SR 的速度信号和的重量信号，计算皮带上物料的瞬问流量并显示出来，并将流量实际值和流量的设定值进行比较，通过PID调节，输出电流控制信号，经前置放大器和功率放大器Q放大，控制可控硅VT 的导通角。从而调节滑差电机 M的转速，使物料流量稳定在预期的设定值。本文主要介绍单片机在皮带配料秤控制系统中的应用。

　　2 技术要求

　　根据现场控制和操作的实际需要，皮带配料秤控制器的技术要求有以下几项:

　　(1) 输入键盘，用以输入流量设定值等参数和操作命令;

　　(2) 6位的瞬时流量显示器;

　　(3) 输出一路4～20mA 的滑差电机速度调节信号;

　　(4) 接受0～10mV的皮带荷重信号和速度信号;

　　(5) 系统控制误差小于1%。

　　3 系统硬件设计及原理

　　3.1 硬件系统框图和原理

　　根据皮带配料秤的技术要求，采用以8031单片机为控制核心的系统结构，构成皮带秤控制器BWF。硬件部分主要有8031 单片机、A/D转换器(ADC0809)、ROM、D/A 转换器(DAC0832)、键盘扫描电路、显示电路、传感器、放大电路、锁存器等组成。硬件系统组成粗略框架如图2所示。

　　皮带配料秤控制系统的总体设计思想为：皮带输送机投入运行前，输送皮带上物料流量的设定值由操作人员在键盘上设定。系统投入正常运行后，单片机采样皮带荷重信号(通过ADC0809转换)和走速信号(T法测速)，将皮带走速信号与皮带单位长度上的瞬时重量相乘即可计算出皮带上物料的瞬间流量F(t)。瞬间流量可通过6个七段数码管显示出来，为操作人员提供工艺数据参考。803l系统再将流量实际值与其设定值进行比较，经增量PID调节运算后计算出控制量Vi，通过DAC0832 转换为电流输出信号(4～20mA)，而后经放大去控制可控硅的导通角，实现调节滑差电机电磁离合器励磁电流的功能，从而调节执行机构滑差电机的转速，使输送皮带上的物料流量尽可能稳定在设定值附近，并具有良好的静态指标和动态性能。