单片机皮带配料秤

　　单片机皮带配料秤已广泛地应用于冶金、矿山、煤炭、港口、建材、化工、食品加工等行业。

　　1　单片机皮带配料秤的工作原理

　　单片机皮带配料秤的原理框图如图1所示,从皮带秤上测得的压力信号,经过压力变送器转换成4~20mA电流信号,送入单片机皮带配料控制器,经过放大、A/D转换后把数据送入单片机,单片机把数据处理后与给定值比较,再经模糊PID算法得出控制输出,经D/A转换后控制可控硅输出0~220V交流电送给料机,从而控制给料机的给料量,达到对物料流量的控制。同时,根据需要,可以把单片机处理后的数据送入上位计算机进行统一管理,上位计算机也可以把一些参数传给单片机,单片机根据需要还可以输出报警指示信号以及把数据输出到打印机进行打印。

　　2　单片机皮带配料秤的硬件构成

　　单片机皮带配料秤由单片机皮带配料控制器、物料给料机、皮带秤、变送器等组成。

    单片机皮带配料控制器是单片机皮带配料秤的核心,其内部又以80C51单片机为核心,放大器采用高精度低漂移的LTC1051、A/D转换器采用高速24位AD7710、显示驱动器采用单片显示驱动器7218B、D/A转换器采用较为新颖的AD558。AD558的总线接口比较简单,无需外接件即可与80C51的数据总线相连,而且其内置有输出放大器,具有最大达2·56V的模拟电压输出。

　　单片机皮带配料秤的物料给料机采用常见的圆盘给料机或电振给料机,皮带秤为特制的悬臂式皮带秤或悬浮式皮带秤,悬臂式皮带秤主要利用杠杆原理通过传感器对皮带秤上的物料进行计量;悬浮式皮带秤利用二根横梁上的4只传感器对皮带秤上的物料进行计量。变送器则置于现场的传感器边上,变送器与皮带配料控制器的连接采用二线制连接,变送器的输入为直流24V,输出为4~20mA电流信号。为了防止意外,在皮带配料控制器上还专门设置了控制器输出强制关闭按钮。当此按钮关闭时,物料给料机停止给料。

　　3　系统软件设计

　　系统软件主要由主程序和定时中断显示程序组成。系统主程序如图2所示。软件设计采取了模块化设计方法,引入了先进的模糊逻辑控制技术及抗干扰算法。系统同时还采用了看门狗技术,以消除程序运行时的死机现象。数字滤波采用平均值滤波法,以消除干扰对输入信号的影响。

　　本系统控制算法采用了工程控制中较先进的模糊PID算法。但由于这里要测控的流量为一阶惯性与纯滞后环节相串联的对象,并要求控制精度较高,因此采用比例积分(PI)控制,在软件设计中采用增量PI算法及双字节浮点运算,可以提高控制精度。本系统引进积分作用是为了减小系统的稳态误差,但一般的积分作用只要误差存在,积分作用就存在,因此针对性不强,还往往导致积分饱和,使系统快速性下降,如果积分参数选择不当,还会造成系统振荡。为了消除上述积分作用的缺点,本系统采用了模糊控制技术中的强制转移方式,其算法如下:当偏差信号大于设定偏差值时,选用较大的Kp(比例系数)、T_I(积分时间),以提高系统的快速性;当偏差信号小于设定偏差值,趋于稳态时选用较小的Kp、T_I参数,以减小系统的稳态误差,从而使被控量获得良好的动静态特性;当系统动态过程向误差增大方向变化,且本次采样误差E_i和误差变化ΔE_i同号,即E_i×ΔE_i>0时,对误差积分;当系统动态过程向误差减小方向变化,且本次采样误差Ei和误差变化ΔE_i异号,即E_i×ΔE_i<0时,对误差不进行积分。