變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng)

1、內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）題 目：變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng) 學生姓名：郭 昌學 號：200540501407專 業(yè)：自動化班 級：自2005-4班指導教師：崔桂梅 教授變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng)自動化05-4 郭昌 指導教師 崔桂梅摘 要 針對目前自動稱重配料系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)pid控制的不足，提出了一種基于模糊-pid控制的方法。將模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)的pid控制技術(shù)結(jié)合起來，共同應用于實際系統(tǒng)的調(diào)節(jié)當中，誤差較小時采用pid控制，誤差較大時采用模糊控制，大大提高了系統(tǒng)抗外部干擾和適應內(nèi)部參數(shù)變化的魯棒性，有效地解決了系統(tǒng)運行中誤差不穩(wěn)定和動態(tài)特性不理想的問題。系

2、統(tǒng)采用西門子s7-200 plc實現(xiàn)模糊-pid雙?？刂?，充分利用了plc的控制功能，通過查表在plc中實現(xiàn)了較為先進的模糊控制算法，大大加快了系統(tǒng)的響應速度，plc模擬輸出控制變頻器調(diào)節(jié)皮帶電機轉(zhuǎn)速，從而達到控制物料流量的目的，很大程度地降低了勞動強度，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 經(jīng)過仿真試驗，系統(tǒng)控制性能良好。關(guān)鍵詞：模糊-pid控制 ； 自動配料 ； 電子皮帶秤 ； 變頻調(diào)速abstractautomatic weighing ingredients for the current system used in the inadequacies of traditional pid co

3、ntrol, a fuzzy-pid control-based approach. the fuzzy control technology with the traditional pid control technology combined with common regulation applies to the actual system, the error when using pid control of a smaller margin of error greater use of fuzzy control system greatly enhanced the ant

4、i-interference and adapt to external changes in the internal parameters robust and effective solution to a system error dynamic characteristics of instability and the problem of unsatisfactory.system uses a siemens s7-200 plc to achieve dual-mode fuzzy-pid control, make full use of the plc control f

5、unctions, through the look-up table in the plc to achieve a more advanced fuzzy control algorithm, greatly speeding up the system response speed, plc analog output inverter control motor speed regulating belt, so as to achieve the purpose of controlling the flow of materials, to a large extent reduc

6、ed the labor intensity and improve production efficiency and product quality. after simulation, the system control performance good.key words: fuzzy - pid control; automatic ingredient; electronic belt scale; vvvf目錄摘 要iabstractii第一章 引 言11.1 設計背景及其意義11.2 目前國內(nèi)外的現(xiàn)狀及存在的問題21.2.1 電子皮帶秤配料系統(tǒng)的現(xiàn)場工藝過程21.2.2 國內(nèi)

7、外常用技術(shù)解決方案21.2.3 現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的問題31.3 本設計的主要研究內(nèi)容和解決的問題5第二章 自動配料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計72.1 系統(tǒng)總體設計方案和基本組成72.2 系統(tǒng)工作原理及控制模型92.3 配料皮帶秤的組成及原理102.3.1 配料皮帶秤的組成102.3.2 配料皮帶秤的工作原理102.4 稱重傳感器112.4.1 稱重傳感器的選擇112.4.2 稱重信號的處理122.5 測速傳感器的選擇142.6 電機調(diào)速方式的選擇152.6.1 常用電機調(diào)速方式152.6.2 配料系統(tǒng)電動機的調(diào)速控制策略162.7 系統(tǒng)的抗干擾設計192.8 接地措施20第三章 電氣控制系統(tǒng)213.1

8、 配料過程的動力控制213.1.1 可編程控制器的選用和配置213.1.2 系統(tǒng)的輸入輸出量223.1.3 動力控制部分的設計243.2 稱量落差補償問題26第四章 模糊-pid復合控制系統(tǒng)的設計284.1 系統(tǒng)的控制模型284.2 控制思想與控制算法294.2.1 pid控制器294.2.2 模糊控制原理324.2.3 fuzzy控制器的結(jié)構(gòu)及算法344.2.4 模糊控制算法的plc實現(xiàn)404.3 變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng)的仿真試驗424.3.1 仿真分析434.3.2 仿真試驗434.3.3 結(jié)論46第五章 系統(tǒng)通信與管理軟件的設計475.1 系統(tǒng)的通信設計475.1.1 prof

9、ibus-dp概述475.1.2 profibus-dp系統(tǒng)的組成485.1.3 profibus-dp系統(tǒng)工作過程495.1.4 系統(tǒng)的profibus-dp通信525.2 系統(tǒng)組態(tài)管理軟件的選擇與設計535.2.1 組態(tài)軟件的選擇535.2.2 上位機與plc的通信組態(tài)設計555.2.3 監(jiān)控模塊中變量組態(tài)575.2.4 配料系統(tǒng)的軟件功能模塊57第六章 總結(jié)與展望59參考文獻60附錄62致謝80第一章 引 言1.1 設計背景及其意義近年來，國內(nèi)新建燒結(jié)機的配料方法均采用重量配料法，重量配料就是按原料的重量來配料，采用電子皮帶秤對物料進行連續(xù)計量,通過調(diào)節(jié)圓盤給料機或皮帶的速度來實現(xiàn)定量給

10、料，重量配料易實現(xiàn)自動配料,配料精度較高。燒結(jié)機的配料采用電子皮帶秤定量給料，為提高皮帶配料秤的計量精度和配料系統(tǒng)給料精度，所有給料機的皮帶配料秤均采用變頻調(diào)速的方式進行控制。該自動稱重配料控制由下列五大部分：電子皮帶稱、稱重控制plc、變頻控制柜、監(jiān)控計算機及現(xiàn)場操作箱部分。配料自動控制實現(xiàn)燒結(jié)用的原料如混勻礦、燃料、熔劑白云石、生石灰、冷返礦按照工藝要求的配比進行自動給料，能夠判斷下料堵料和失控故障、變頻器故障，并報警。電子皮帶秤自動配料系統(tǒng)可以按照設定配比和流量控制各輸入物料的瞬時流量，從而達到控制各種產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的目的，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化和智能化、企業(yè)的科學管理、安全穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)

11、能降耗的重要技術(shù)手段1。微機配料控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的應用不僅可以提高配料質(zhì)量和產(chǎn)量，也大大減輕了崗位工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。有些企業(yè)開發(fā)了一些基于皮帶秤儀表和pid控制器的皮帶秤配料系統(tǒng)，但控制精度不盡人意，易出故障，不能適應許多生產(chǎn)工藝過程中的惡劣環(huán)境，不能滿足用戶日益增長的設備需求。因此，優(yōu)化設計研制技術(shù)先進、設備成熟、經(jīng)濟實用的配料系統(tǒng)至關(guān)重要。本課題設計開發(fā)的變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng)能有效解決動態(tài)皮帶稱重控制物料流量的精度問題，又因為采用先進的控制算法明顯加快了系統(tǒng)響應速度，很大程度地降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，帶來可觀的經(jīng)濟效益，推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。1.2 目

12、前國內(nèi)外的現(xiàn)狀及存在的問題1.2.1 電子皮帶秤配料系統(tǒng)的現(xiàn)場工藝過程企業(yè)內(nèi)常見的皮帶秤自動配料系統(tǒng)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)組成如圖l-l所示，結(jié)構(gòu)形式是一種最基本、使用最廣泛的皮帶配料系統(tǒng)。由于每個稱重單元的工作原理與控制方法是類似的，本系統(tǒng)以稱重單元中的一個為例。系統(tǒng)的每個物料倉裝滿物料壓在皮帶上，皮帶電機拖動皮帶轉(zhuǎn)動，則物料被連續(xù)拉出，皮帶電機的轉(zhuǎn)速就決定了物料的流量。皮帶電機可采用多種調(diào)速方式，每個皮帶下面有一自動稱重皮帶秤，通過皮帶秤就可以稱出下料的流量、累計量等數(shù)據(jù)；所有皮帶的下面是一輸送主皮帶把混合好的原料送到下級容器中。圖1-1 皮帶秤自動配料系統(tǒng)現(xiàn)場示意圖1.2.2 國內(nèi)外常用技術(shù)解決方案目

13、前國內(nèi)電子皮帶秤自動配料系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家主要有徐州拉姆齊、山西新元、濟南金鐘等，國外的生產(chǎn)廠家有德國申克、日本大和等。某些廠家從成本考慮，采用單片機進行簡單的稱量積算和pid調(diào)節(jié)，功能簡單，控制精度低，管理功能弱，可靠性不高。規(guī)模較大的公司則通常采用基于調(diào)節(jié)器和windows平臺的皮帶秤配料系統(tǒng)2-3，該系統(tǒng)正常工作時，配料儀表接受來自秤體的稱重信號和測速信號，經(jīng)乘積算后顯示瞬時流量和累計量，并將瞬時流量以420毫安模擬電流的形式送往pid調(diào)節(jié)器作為調(diào)節(jié)測量輸入信號，調(diào)節(jié)器將該信號與機內(nèi)設定值比較運算后輸出420毫安模擬調(diào)節(jié)信號，控制皮帶電機轉(zhuǎn)速，從而進一步控制該種物料的下料流量，最終使幾種物料

14、的瞬時下料流量與階段累計量都保持在用戶要求的范圍內(nèi)。要改變流量及配比可直接在調(diào)節(jié)器上進行設定操作，操作簡單方便。為便于集中控制，可以采用工控機作為上位機，通過串行接口與配料儀表和調(diào)節(jié)器進行通訊，對現(xiàn)場配料情況進行實時監(jiān)控，并可直接在工控機上進行經(jīng)驗pid參數(shù)的設定3，加上報警監(jiān)測功能，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化，節(jié)省了勞力，提高了生產(chǎn)效率。第i號皮帶電機的傳統(tǒng)控制方框圖模型如圖1-2所示。圖1-2常用系統(tǒng)控制方框圖1.2.3 現(xiàn)有控制系統(tǒng)存在的問題適用上述解決方案的工藝現(xiàn)場首先必須滿足這樣一個前提條件，那就是物料流出量必須與直拖皮帶電機的轉(zhuǎn)速成正比。要使系統(tǒng)具有良好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，即有較高的穩(wěn)定性、準確

15、性和快速性，系統(tǒng)還必須具備兩個條件4:1)系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定，這包括它的容量系數(shù)、阻力和傳遞距離等內(nèi)容。2)調(diào)節(jié)器有合理的pid參數(shù)。只有將這三種作用的強度作適當?shù)呐浜?，才可以使調(diào)節(jié)器快速、平穩(wěn)、準確地運行，從而獲得滿意的控制效果。在這兩者中，條件1)是條件2)的前提，因為pid參數(shù)取決于系統(tǒng)的動態(tài)特性，而影響系統(tǒng)動態(tài)特性的主要因素是系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。因為以往常用配料稱重系統(tǒng)方案設計是基于普通的pid調(diào)節(jié)器，采用一般的pid控制算法，其參數(shù)一般是按階躍響應的過渡過程時間來整定的，靈敏度較高，對于固定參數(shù)的系統(tǒng)有著較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，從理論上講能做到無誤差調(diào)節(jié)，在誤差較小的范圍內(nèi)確有其優(yōu)越性。

16、在各設備運轉(zhuǎn)正常、穩(wěn)定的情況下，可以實現(xiàn)良好的控制效果。同時，利用調(diào)節(jié)器的自整定功能可由調(diào)節(jié)器自動整定出一套合理的pid參數(shù)用于系統(tǒng)的正常運行。但是，實際中電子皮帶秤自動配煤系統(tǒng)的控制準確度會受到多個因素的影響5。1)給料設備安裝精度的影響給料設備加工和安裝精度對控制準確度也會發(fā)生影響。例如:采用圓盤給料機作為給料設備時，假如圓盤的水平精度不高，在給料圓盤旋轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)將會產(chǎn)生給料量的大小變化。要害是周期性大小變化的干擾信號會引入到配料控制回路，對系統(tǒng)控制準確度產(chǎn)生影響，所以，給料設備的加工安裝應最大限度地嚴格。2)料倉結(jié)構(gòu)形狀的影響實踐證明:料倉的形狀以及料倉內(nèi)壁的材料選用，都對物料均勻流

17、線型下落有影響。嚴重時會使物料積壓在料倉中，產(chǎn)生所謂的“懸料”現(xiàn)象，物料時下時不下。這些都會干擾配料系統(tǒng)正常工作。3)物料物理特性的影響物料流動性的好壞是影響配料系統(tǒng)的因素之一。當物料的粒度、濕度、溫度、灰分發(fā)生變化時，給料設備往往不能正常地供料，嚴重時配料系統(tǒng)無法工作。如在我國南方，雨水較多，若對物料無保證措施，物料水分受天氣的影響有時會粘成球團，在這種情況下，配料準確度是無法保證的，而在我國北方，冬天氣溫很低，若對物料無保護措施，物料可能結(jié)在一起，也同樣不能保證準確度，所以，要達到控制準確度指標，物料應不結(jié)塊、結(jié)球，粒度保持一致，水分適中，流動性好。因此一般都在物料倉兩邊加兩個電機作為振動

18、器使用，以防止物料結(jié)塊。4)機械震動的影響配料皮帶秤檢測出的物料瞬時流量是要參與控制量的輸出運算的，是通過瞬時物料流量求出控制量。如果瞬時物料流量不穩(wěn)定，將直接影響系統(tǒng)的控制準確度。安裝時盡量避免將周圍輸送設備的振動引入到配料秤中。5)現(xiàn)場環(huán)境較為復雜、惡劣，其他外界干擾頻繁。如:秤體排列緊湊，秤體周圍常安裝有大功率給料電機;儀表附近裝有大功率變頻器，電機經(jīng)常頻繁啟停，電磁波干擾大。由于以上因素的存在，系統(tǒng)誤差往往較大，其動態(tài)特性并不理想，超調(diào)量一般較大，因為不能及時地調(diào)整流量，造成系統(tǒng)自身的阻力和傳遞距離不穩(wěn)定，設備運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不穩(wěn)定，最終導致控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)理想的控制效果，并

19、調(diào)節(jié)器的自整定功能也失效5。此時，通常只能由操作人員通過一定的經(jīng)驗方法了解系統(tǒng)的動態(tài)特性，人工整定出一套粗略的pid參數(shù)，使之能夠在惡劣的環(huán)境條件下以適用于一個較寬的范圍。但此時皮帶秤的計量性能和配料精度都會受到影響。目前，該問題一直困擾著許多用戶，尚沒有較為成熟的方法來解決這一問題。還有其他如：稱重傳感器、測速傳感器的選擇；電機調(diào)速方式的選擇；系統(tǒng)抗干擾設計；動力聯(lián)鎖控制；系統(tǒng)調(diào)試；稱重管理軟件的設計等問題都有待于進一步改進13。1.3 本設計的主要研究內(nèi)容和解決的問題本課題針對以上現(xiàn)有皮帶配料系統(tǒng)中存在的問題，設計開發(fā)了一套合理高效的變頻調(diào)速皮帶稱重模糊控制配料系統(tǒng)以解決皮帶輸送過程中的，

20、系統(tǒng)響應速度與控制精度的問題。本設計主要研究內(nèi)容是針對自動配料環(huán)節(jié)，采用模糊-pid復合控制技術(shù)、將模糊控制技術(shù)結(jié)合傳統(tǒng)的pid控制策略應用在自動配料系統(tǒng)的調(diào)節(jié)中。論文詳細闡述了模糊-pid復合控制系統(tǒng)具體的實現(xiàn)，即通過對自動配料系統(tǒng)的分析，建立合理的控制系統(tǒng)模型，根據(jù)模糊控制原理，提出自動配料系統(tǒng)的模糊控制結(jié)構(gòu)和算法，以改進電子皮帶秤自動配料系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)效果，解決了原系統(tǒng)存在的誤差較大時，動態(tài)特性不理想，超調(diào)量較大的問題，從而進一步提高了系統(tǒng)的配料精度和配料速度6。論文第二章闡述了皮帶秤配料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計，第三章說明了電氣控制系統(tǒng)的配置實現(xiàn)，第二章和第三章屬于系統(tǒng)的硬件設計部分；第四章

21、對模糊-pid復合控制系統(tǒng)進行了詳細研究以及部分仿真試驗，第五章介紹了系統(tǒng)通信與管理軟件的設計思路，第四章和第五章屬于系統(tǒng)的軟件設計部分；第六章是設計所得出的結(jié)論部分。第二章 自動配料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計2.1 系統(tǒng)總體設計方案和基本組成 以4臺皮帶秤組成的配料系統(tǒng)為例。本系統(tǒng)主要由配料電子皮帶秤、儀表控制柜、動力控制柜、低壓開關(guān)柜、變頻器柜、現(xiàn)場操作盤、工業(yè)控制微型計算機、及監(jiān)控管理軟件幾部分組成7。1)配料電子皮帶秤配料電子皮帶秤對經(jīng)過皮帶的散裝物料進行自動地連續(xù)稱量和累計，具有運輸和計量兩種功能。稱重部分采用電阻應變式工作原理，多托輥杠桿式結(jié)構(gòu)，實際工作時，皮帶秤采用恒速計量方式1，通過調(diào)

22、節(jié)上級給料速度來改變物料流量，本類型皮帶秤多用于企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的工藝控制。2)儀表控制柜儀表控制柜主要包括4臺皮帶秤儀表。每臺皮帶秤儀表接受來自稱重傳感器的重量毫伏信號和來自測速傳感器的帶速脈沖信號，計算出流量和累計量，并將流量信號以420毫安模擬電流的形式送給工控機，工控機將流量信號與機內(nèi)設定值比較后，根據(jù)一定的控制規(guī)則輸出420毫安調(diào)節(jié)信號，控制現(xiàn)場給料電機的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成單機閉環(huán)系統(tǒng)，達到控制某種物料流量的目的。皮帶秤儀表通過rs-485通訊接口與工控機進行通訊。3)動力控制柜動力控制柜是動力部分的中央控制部件，安裝有電流表、控制按鈕、指示燈、可編程控制器(以下稱plc)及電機保護電路，用

23、于監(jiān)控現(xiàn)場皮帶機電流、對現(xiàn)場皮帶機和給料設備的啟停進行控制、指示電機運行狀態(tài)、聯(lián)鎖控制及打滑跑偏報警。plc通過擴展em277通訊模塊，用profibus_dp的通訊接口與工控機進行通訊。4)低壓開關(guān)柜低壓開關(guān)柜配置有刀開關(guān)、斷路器、電壓表、電流表、電流互感器、隔離變壓器等器件為各控制柜和配煤系統(tǒng)動力部分提供電源，同時檢測動力電源部分的相間電壓和線電流。5)變頻器柜柜中的變頻器，接受來自動力控制柜的開關(guān)信號控制上級給料電機的啟停，同時亦接受來自工控機的420毫安調(diào)節(jié)信號，來改變輸出動力電源的頻率，從而控制現(xiàn)場7臺給料機的轉(zhuǎn)速。如果變頻器功率較大，則必須在柜體中配置散熱風扇，以保證變頻器能正常工

24、作。6)現(xiàn)場操作盤配煤系統(tǒng)電機的現(xiàn)場控制部件，裝有控制按鈕、指示燈，可在機旁對現(xiàn)場皮帶機和給料設備的啟停進行控制、指示plc對電機的命令狀態(tài)。7)工業(yè)控制微型計算機及軟件工控機作為上位機，通過profibus雙向通訊接口與動力控制柜中的plc聯(lián)機，控制plc 的運行方式，輸出開關(guān)量量控制信號控制主皮帶電機的啟停，從而構(gòu)成完整的配料系統(tǒng)。工控機另留有一個rs485雙向通訊接口，以備與全廠的上位工控機通訊。監(jiān)控軟件的主要功能有:根據(jù)生產(chǎn)配方和產(chǎn)量目標對稱重過程進行自動控制，對稱重數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計管理并實現(xiàn)打印，包括對變頻器進行調(diào)節(jié)控制的運算。系統(tǒng)軟件有多種現(xiàn)場監(jiān)控方式和配方輸入方式，以適應不同的工程要

25、求，用戶可設定報警打印時間等參數(shù)。界面采用菜單方式，使用方便，用戶可通過鼠標或鍵盤進行操作，對整個配料系統(tǒng)進行控制和管理。2.2 系統(tǒng)工作原理及控制模型系統(tǒng)開始工作時，工控機首先根據(jù)本次生產(chǎn)任務首先進行各種初始化，包括各成分的名稱、倉號、產(chǎn)量、標準配比、標準流量等，然后按一定時序控制各給料機和皮帶秤的啟動，各給料機按一定流量給料，同時工控機讀取皮帶稱重儀的重量信號和累計量數(shù)據(jù)，根據(jù)各成分的累積量值計算當前的實際配比，通過與標準配比的比較修正各給料機的給定量，使系統(tǒng)工作在最佳配比狀態(tài)，當達到預定產(chǎn)量時，再按一定時序停止各給料機。該系統(tǒng)的特點是由一臺上位機來控制多臺給料機，為了實現(xiàn)一定的配比，各給

26、料機之間的工作又是相互聯(lián)系的，而且給定量要隨當前的實際配比進行修改，因此其控制結(jié)構(gòu)是較為復雜的。第i號給料機的控制方框圖模型如圖2-1所示。圖2-1 第i號皮帶電機的控制方框圖模型從圖2-1中可以看出，該系統(tǒng)屬于一個多閉環(huán)有關(guān)聯(lián)控制結(jié)構(gòu)。就第i號給料倉而言，有兩個閉環(huán)和一個前饋，內(nèi)環(huán)是一個fuzzy-pid控制器，據(jù)給定流量fgi去控制調(diào)速給料機，使其給料流量fi控制在理想的給定值fgi附近。外環(huán)根據(jù)當前的累積值和希望產(chǎn)量之差p以及前饋環(huán)節(jié)的給料機當前流量來修正內(nèi)環(huán)的給定值。控制器采用fuzzy-pid復合控制方式，當偏差較大時采用模糊控制，當偏差減小到較小范圍時采用pid控制方式。這樣就可以

27、解決系統(tǒng)誤差較大，其動態(tài)特性不理想，超調(diào)量較大的控制難題。具體實現(xiàn)見第四章。2.3 配料皮帶秤的組成及原理2.3.1 配料皮帶秤的組成配料皮帶秤的結(jié)構(gòu)組成，主要由輸送機架、稱重傳感器、測速傳感器、秤架、主動滾筒、從動滾筒、輸送帶、張緊裝置、拖動裝置、清掃器、調(diào)偏裝置等組成。當散落在輸送皮帶機上的物料通過秤體時，秤體中的稱重傳感器和測速傳感器分別把重量毫伏信號和帶速脈沖信號通過接線盒送往皮帶秤儀表。2.3.2 配料皮帶秤的工作原理皮帶秤是自動衡器，與人們熟悉的非自動秤比較，前者是物料在輸送過程中連續(xù)自動地完成稱重任務，后者是物料在靜止狀態(tài)下斷續(xù)地進行稱重。所以連續(xù)、自動稱重是皮帶秤的主要特點。運

28、動皮帶上單位長度的瞬時流量，某一段距離的物料重量，或一段時間和一段距離的累積重量，這些量可以用積分法來演算。輸送機輸送物料時，皮帶秤儀表連續(xù)測量皮帶上每單位長度的載荷值q(kg/m)，并與皮帶在同一時刻的速度v(m/s)相乘，測得結(jié)果為物料的瞬時流量，q*v(kg/s)。因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間變化，所以在t時間間隔的累積流量可以用以下積分式(2-1)表示: 式（2-1） wt時間間隔的物料累積量kg或t ；t物料通過秤的時間s或h ；q(t)皮帶單位長度上的物料重量kg/m ；v(t)物料在皮帶上的運行速度m/s 。2.4 稱重傳感器稱重傳感器作為衡器的關(guān)鍵部件，其應用已經(jīng)很普及

29、了，但是稱重傳感器的選型，尤其是動態(tài)稱重傳感器的選型，還有很多要點需要注意。配料皮帶秤傳感器選型時應著重考慮稱重傳感器的量程、靈敏度、結(jié)構(gòu)材質(zhì)等方面8-9。2.4.1 稱重傳感器的選擇l)量程的選擇皮帶秤稱重傳感器的受力包括杠桿結(jié)構(gòu)秤體的自重、物料流量作用力以及稱量段內(nèi)輸送皮帶的自重，因此量程選擇要考慮這幾項內(nèi)容。物料流量作用力fl的計算方法見式(2-2)。 式（2-2）式(2-2)中，fi物料額定流量； l稱量段長度； r杠桿比，r=傳感器受力 / 實際稱量段受力(一般取r=0.5)； v（t）物料在皮帶上的運行速度?？紤]到皮帶秤的使用環(huán)境較惡劣，經(jīng)常遇到震動、沖擊、過載等情況，為提高皮帶秤

30、可靠性，選擇量程時，常取1.5的安全系數(shù)。為解決這些問題，同時還要考慮機械限位的設計，稱重傳感器的材質(zhì)盡量選用抗沖擊、抗過載能力強且輸出穩(wěn)定的鋼制傳感器，而盡量不選取鋁制材料。2)靈敏度的選擇一臺衡器是否能正常工作，必須考慮這個系統(tǒng)中各個部件的技術(shù)參數(shù)能否匹配19。對衡器來講，也就是稱重傳感器所選用最大秤量值，靈敏度值;稱重儀表所選用的供橋電壓值、最高靈敏度值等數(shù)最終必須滿足這個系統(tǒng)的整體指標要求。3)稱重傳感器結(jié)構(gòu)類型的選擇電阻應變式稱重傳感器的結(jié)構(gòu)類型較多，按照彈性體結(jié)構(gòu)區(qū)分，主要有以下幾種類型。a)懸臂梁式稱重傳感器懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，便于制作加工，但對立的作用點較敏感

31、，對于震動大的場合，其輸出信號不穩(wěn)定。b)剪切梁式稱重傳感器該類型傳感器的彈性體截面形式多為工字形，電阻應變片貼在中性層位置上，對受力點的變化不敏感，但結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，線形好，但彈性體貼片困難，加工不易。所用材質(zhì)多為鋁制，穩(wěn)定性差，而鋼質(zhì)的多為大量程，不適合皮帶秤使用。c)s型稱重傳感器該類型傳感器應變輸出大、線性好，主要有平行梁和剪切梁兩種類型。剪切梁式的剪切力與梁彎距無關(guān)，消除了受力點移動所引起的輸出靈敏度變化，對側(cè)向載荷也有較大的抵抗能力，而且結(jié)構(gòu)緊湊小巧。其不足之處在于，用于小量程時，貼片處的腹板太薄，不易加工制作，且不易做到較高的靈敏度。平行梁式有較大的剛度，對載荷的偏移不敏感，

32、有較高的輸出靈敏度，可用于小量程稱重傳感器。通過以上分析可知，對于配料皮帶秤，可選用鋼質(zhì)的s型稱重器，其連接方式采用關(guān)節(jié)軸承，處于受拉狀態(tài)，其抗側(cè)向力的能力可安裝于密封的梁內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。2.4.2 稱重信號的處理該測控系統(tǒng)中，采集的信號是來自各皮帶秤上壓力傳感器輸出的mv級小信號。設計選用的皮帶秤遠傳來的動態(tài)稱重信號是030mv范圍，不能直接被plc讀取，需要經(jīng)過外加放大電路處理，將其轉(zhuǎn)化為010v的標準電壓信號。為了實現(xiàn)電壓放大，采用lm324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器，與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它有一些顯著優(yōu)點：可單電源工作3v-32v、短跑保護輸出、每封

33、裝含四個運算放大器、具有內(nèi)部補償?shù)墓δ?，其引腳圖如下圖2-2所示。圖2-2 lm324引腳圖（管腳圖）又考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場信號線與動力線、照明線并排布置，距離很近，在長距離傳輸中極易受到干擾而產(chǎn)生波動，故信號線采用了屏蔽補償導線，信號線用金屬管與動力線隔離。此外，在稱重信號的輸入端接入濾波網(wǎng)絡,接入濾波網(wǎng)絡后的輸入電路如圖2-3所示。圖2-3 稱重信號的處理轉(zhuǎn)化圖2.5 測速傳感器的選擇電子皮帶秤所測量物料的瞬時流量的大小取決于兩個參數(shù)，即瞬時流量等于稱重傳感器測量的承載器上物料負荷值q(kg/m)和測速傳感器測量的皮帶速度值v(m/s)兩個參數(shù)相乘所得，即:w(t)=q*v，由此可見，測速傳感器

34、的測量精確度和穩(wěn)定性與稱重傳感器的測量精確度和穩(wěn)定性是同等重要的。只要保證q(t)*v(t)的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定。即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運行速度做出相應的調(diào)整，就可以保證物料流量的恒定。目前稱重傳感器的精確度普遍提高到萬分之幾，而測速傳感器的精確度大多在千分之幾，所以提高測速傳感器精確度是提高電子皮帶秤系統(tǒng)精確度有效的途徑之一。測速傳感器的脈沖信號進入顯示儀表后，通常以3種方式完成與稱重傳感器信號的相乘運算8。第一種方式是測速脈沖信號經(jīng)整形、放大后轉(zhuǎn)換成o10v dc模擬信號，并作為稱重傳感器的供橋電壓，在稱重傳感器內(nèi)實現(xiàn)乘法運算；第二種方式是測速脈沖信號經(jīng)整形、放大

35、后轉(zhuǎn)換成模擬(或數(shù)字)信號，與稱重傳感器放大后的模擬(或數(shù)字)信號在專用的乘法器里進行乘法運算;第三種方式是測速脈沖信號整形后直接作為顯示儀表中累加器的發(fā)信號，每接受一個測速脈沖信號，累加器就對稱重傳感器的輸入信號進行一次采樣，皮帶速度越快，累加器采樣的次數(shù)越多，采樣值不斷累加，因而以數(shù)字方式實行了乘法運算。在皮帶電機轉(zhuǎn)子上同軸安裝光電脈沖式測速傳感器測皮帶電機，計算出皮帶的實際傳輸速度。光電脈沖式測速傳感器由裝在輸入軸上的開孔圓盤、光源、光敏元件等組成。當圓盤轉(zhuǎn)到某一位置時，由光源發(fā)射的光通過開孔圓盤上的孔照身到光敏元件上，使光敏元件感光，產(chǎn)生一個電信號。圓盤上的孔可以是1個或多個，取決于設

36、備要求的脈沖數(shù)。另外，在某些場合，測速信號可以通過特殊方法獲得。對本身不調(diào)速的皮帶秤來說，皮帶速度的變化量大致為士(0.10.5)%，這取決于供電電源頻率、電源電壓及負荷率，其中，供電電源頻率影響最大。但對于由大電網(wǎng)供電的用戶來說，由于電網(wǎng)電源頻率相當穩(wěn)定，即使在不同負載率情況下，通常皮帶速度的變化率也小于0.2%。大多數(shù)電子皮帶秤的顯示儀表里都有這樣一個功能，即內(nèi)脈沖、外脈沖選擇功能。當選擇外脈沖時，由安裝在皮帶輸送機上的測速傳感器向顯示儀表提供脈沖信號;當選擇內(nèi)脈沖時，則由顯示儀表本機內(nèi)的信號脈沖源提供脈沖信號。因此，當皮帶秤的皮帶張力均勻，不會出現(xiàn)打滑的情況下，可以考慮使用皮帶秤儀表的內(nèi)

37、脈沖來代替實際測速輸入。這一方法適用于測速傳感器出現(xiàn)故障，安裝不方便的特殊場合。2.6 電機調(diào)速方式的選擇2.6.1 常用電機調(diào)速方式調(diào)速電機一般有三種調(diào)速方式，即變頻調(diào)速、電磁調(diào)速和直流電動機調(diào)速11。1)變頻調(diào)速方式一般采用變頻器vvvf-變壓變頻方式，調(diào)速比可達1:10。2)電磁調(diào)速方式一般由異步電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器、測速發(fā)電機、控制裝置等組成，通過控制轉(zhuǎn)差離合器的勵磁電流來實現(xiàn)調(diào)速，低轉(zhuǎn)速時功耗大，不易長期低速運行。高轉(zhuǎn)速只能略低于異步電動機的同步轉(zhuǎn)速。實現(xiàn)無級調(diào)速設備價格高。3)直流電動機調(diào)速方式直流電動機采用一種可調(diào)電壓的供電電源，單相或三相輸入，輸出一種可調(diào)直流電，通常加有控制

38、和保護電路，具有改善電動機的特性和運行保護的功能，為無級恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，應用較為廣泛。過去，直流電機拖動系統(tǒng)應用較為廣泛，因為直流電機易于實現(xiàn)調(diào)壓、調(diào)磁、調(diào)速，能滿足寬范圍調(diào)速、高精度和快速響應的要求，但因其結(jié)構(gòu)上存在換向器，不僅使維護困難，其單機容量、最高轉(zhuǎn)速和使用環(huán)境也受到限制：近年來，隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速性能已可以與直流調(diào)速相媲美，目前，已進入交流調(diào)速逐步替代直流調(diào)速的時代。2.6.2 配料系統(tǒng)電動機的調(diào)速控制策略在皮帶秤配料系統(tǒng)中，應用變頻器給感應電動機提供可變電源來調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的方法是最簡便、采用最多的調(diào)速控制方案10，該電源的電壓與頻率之比是按一定規(guī)律變化

39、的。1) 交流變頻調(diào)速原理異步電動機的轉(zhuǎn)速公式，見式(2-3)。 式 (2-3)式(2-4)中，n電機轉(zhuǎn)速；n1旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速；s 轉(zhuǎn)差率；f1定子電源頻率；p電機極對數(shù)。由上式可知，改變f1、s、p中任意一個變量，n都會隨之相應改變，通常采用的是改變f1的方式，此方式調(diào)速范圍寬，平滑性好，效率高，動態(tài)及靜態(tài)性能良好。受交流變頻器控制的感應異步電動機在調(diào)速過程中有兩種工作狀態(tài)，一種是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速狀態(tài)；另一種是恒功率調(diào)速狀態(tài)。已知異步電動機工作時，磁通 ： u1/4.44f1 n1 kn1 式 (2-4)式(2-5)中，u1定子相電壓的有效值n1定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kn1:定子每相繞組的繞組系數(shù)，

40、電磁轉(zhuǎn)矩： m = cmi2s cos2s 式(2-5)式(2-6)中，cm 與電動機自身結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)，i2s 轉(zhuǎn)子相電流的有效值，2s 轉(zhuǎn)子電流比轉(zhuǎn)子電動勢滯后的角度，a)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速狀態(tài)由式(2-5)、式(2-6)可知，當某一固定電機調(diào)速時，若磁通增加，將導致勵磁電流激增的不利后果，引起繞組過熱;若磁通減少，則輸出轉(zhuǎn)矩下降，此時，如果負載轉(zhuǎn)矩仍很大，也會導致定、轉(zhuǎn)子的過電流，引起過熱。因此，在一些經(jīng)常有超大負載的場合中，一般使用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。此時，u1/f1為常數(shù)，且u1最大不能超過電機額定電壓ue ，f1不超過電機額定頻率fe。配料系統(tǒng)有時還會發(fā)生堵料和持續(xù)超負載的情況，因此，變頻

41、器應工作于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，以避免發(fā)生電機過流過熱。通常，變頻器功率一般應大于電機功率一個數(shù)量級，變頻器額定輸出電流要大于電機額定電流1.11.5倍。b)恒功率調(diào)速狀態(tài)當f1 fe時，由于電機所用電壓受繞組絕緣強度的限制，不能無限制提高，所以保持u1 = ue，則減小，但由于轉(zhuǎn)速增加，輸出功率近似不變，相當于恒功率調(diào)速。2)變頻器控制回路的設計要點11：a)變頻器的啟停不可用頻繁切斷供電端電源的方法實現(xiàn)，必須將啟停開關(guān)信號接入控制輸入端口實現(xiàn)，否則將影響變頻器的使用壽命。b)變頻器的供電電源端不得加入熔絲類保護器件，避免變頻器缺相運行。加入空氣斷路器后，可以在變頻器保護功能動作的同時切斷三相電源。c

42、)由于變頻器本身所具有的熱保護等功能，給料電機的控制線路可省去熱繼保護等器件，這樣，也可避免在實際運行中，一旦發(fā)生輕微的堵料而引起的熱繼保護器件頻繁動作，導致電機頻繁啟停。3)在交流變頻器的電氣安裝過程中，還應注意以下問題。a)變頻器柜體散熱良好，能夠防塵。b)變頻器不可在短時間內(nèi)頻繁通斷電，以免造成損壞。c)變頻器隨時接地，且遠離其它儀表，以免造成干擾。d)控制線與動力線要分開，不可并行敷設。變頻器進出線推薦使用屏蔽電纜，模擬信號輸入線采用雙絞線。因為變頻器實際運行頻率往往低于5ohz，輸出電壓往往低于38ov，輸出電流大于輸入電流，所以一般變頻器對電機的輸出線截面要大于變頻器的電源輸入線截

43、面。e)若變頻器繼電器輸出帶有感性負載，應采用壓敏電阻、rc吸收電路或二極管對輸出接點進行保護，該電路漏電流應小于感性負載的維持電流。f)由于電機工作頻率在050hz間無級變化，在某些頻率點上容易與其它設備造成機械共振，應想方設法予以回避，而且在這些頻率點上也易對秤體的測速頻率信號造成干擾，應采取抗干擾措施。2.7 系統(tǒng)的抗干擾設計由于本系統(tǒng)中配有多臺電機及變頻器，干擾源集中，這些干擾會對稱重信號、速度信號、010v線性模擬電壓、通訊信號等弱電小信號產(chǎn)生強烈影響，因此，在設計中，應采取多種措施來盡量減小這種影響。1)使用隔離變壓器對干擾較敏感儀表大多數(shù)集中于儀表控制柜中，儀表柜的供電取自低壓開

44、關(guān)柜，為避免工頻動力電源線路上的干擾對儀表的影響，在低壓開關(guān)柜內(nèi)，配置了一臺380v/220v隔離變壓器，其輸出作為儀表柜的供電，以保證動力電源零線上的干擾不會帶入儀表控制柜。電源諧波比較嚴重時，可在隔離穩(wěn)壓器前面加低通濾波器消除電源的高頻干擾和高次諧波，通常低通濾波器先與電源相接，低通濾波器輸出再接隔離變壓器也可同時使用帶屏敝層的電壓扼流圈和低通濾波器的辦法。2)速度傳感器等現(xiàn)場信號盡量采用高幅值開關(guān)量信號速度傳感器要采用開關(guān)量傳感元件作為測速元件的光電編碼器，其輸出為方波，幅值為12v以上，經(jīng)高速光耦放大為幅值24v的高速脈沖輸入plc，顯著提高了抗干擾能力。3)其他現(xiàn)場信號電纜應盡量選擇

45、屏蔽線或雙絞線，配線應時注意動力與控制、強電與弱電分別拉開間距?？刂乒癫捎媒饘偻鈿?，變頻器柜與其他柜體間留有一定距離，以防止其他控制柜內(nèi)的設備受到變頻器的影響而不能正常工作26。4)良好的接地系統(tǒng)。2.8 接地措施配料系統(tǒng)具備合理完善的接地系統(tǒng)。1）控制室內(nèi)應有保護接地網(wǎng)和信號接地網(wǎng)。儀表的屏蔽地和信號地可共用一個地網(wǎng)，信號電纜中的備用線芯應與屏蔽線一點接地。信號回路的接地點應在儀表側(cè)，檢測部分不能再接地。2）信號抗干擾接地的實現(xiàn)屏蔽問題實際是一個噪聲抑制問題，噪聲源很多，如何正確接地是抑制噪聲的重要措施。對于模擬式稱重傳感器來講，主要有工頻噪聲和共模兩種干擾。對于工頻噪聲干擾可采取以下措施：

46、a)稱重傳感器信號傳輸電纜避開動力線；b)稱重傳感器傳輸電纜的屏蔽層可靠接地；c)采用并聯(lián)供橋法，以降低系統(tǒng)的輸出阻抗。第三章 電氣控制系統(tǒng)3.1 配料過程的動力控制本系統(tǒng)控制部件復雜，干擾源多，為使設備平穩(wěn)可靠運行，要求系統(tǒng)軟件、硬件可靠性高，抗干擾能力強，系統(tǒng)主要采用可編程控制器來實現(xiàn)系統(tǒng)的電氣部分的控制。3.1.1 可編程控制器的選用和配置plc的下述特點適于該系統(tǒng)14-16。1)所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與plc內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2)主機的輸入電源和輸出電源均可相互獨立，減少電源間干擾。3)采用循環(huán)掃描工作方式，提高抗干擾能力。4)內(nèi)部的監(jiān)視定時器具有

47、良好的自診斷功能，以保證cpu可靠工作。5)各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。6)對采用的器件進行嚴格的篩選。7)采用密封防塵抗震的外殼封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可適應惡劣環(huán)境。8)對用戶程序進行求和檢查，在plc運行時，cpu周期性地將用戶存儲器各字節(jié)中的數(shù)相加，并與運行開始時的值相比較，如果總數(shù)變化，可斷定用戶程序遭破壞，cpu自動作出相應的處理。由于采取了這些措施，使得plc有很強的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用西門子公司s7200型模塊式可編程控制器，配置cpu224xp型中央處理器模塊(內(nèi)置24點i/o輸入)；s7200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制

48、到更復雜的自動化控制。應用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施等等。3.1.2 系統(tǒng)的輸入輸出量plc要能夠識別和接受描述現(xiàn)場設備的開關(guān)量，同時要能夠發(fā)出控制信號控制一些執(zhí)行設備，以便對現(xiàn)場設備進行控制。plc是通過i/o單元完成此工作的。i/o單元是plc與外部設備相互聯(lián)系的通道，能輸入輸出多種形式和驅(qū)動能力的信號，進而用以實現(xiàn)被控設備與plc的i/o接口之間的電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串并轉(zhuǎn)換、a/d與d/a轉(zhuǎn)換等功能。輸入單元接收現(xiàn)場設備向plc提供的信號，包括人為的控制信號和能描述現(xiàn)場狀態(tài)的開關(guān)量信號，例如由按鈕、限位開關(guān)、

49、操作開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量。這些信號經(jīng)過輸入電路進行濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理后，變成cpu能夠接收和處理的信號。輸出單元將經(jīng)過cpu處理的弱電信號通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設備所需要的強電信號，以驅(qū)動各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。plc之所以能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠的工作，輸入/輸出接口技術(shù)起著關(guān)鍵的作用。根據(jù)被控對象對plc控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。本系統(tǒng)每臺電子皮帶秤關(guān)于plc的輸入點

50、信號有皮帶跑偏開關(guān)報警輸入、皮帶打滑開關(guān)報警輸入、報警復位、上位機使能、現(xiàn)場操作盤控制室/現(xiàn)場控制選擇狀態(tài)指示、現(xiàn)場控制皮帶機的啟動/停止、控制室控制皮帶機的啟停等信號；關(guān)于plc的輸出點信號有每臺電子皮帶秤關(guān)于plc的輸出點信號有皮帶跑偏指示燈、皮帶打滑指示燈、啟動皮帶電機等信號。設計plc的輸入/ 輸出分配表如下表所示：表3-1數(shù)字量輸入表序號工作名稱符號輸入口1測速脈沖輸入aai0.02保留i0.13保留i0.24上位機使能sa1i0.35啟動皮帶電機sb1i0.46停止皮帶電機sb2i0.57變頻器復位sb3i0.68變頻器正常運行信號y5a,y5ci0.79變頻器故障信號30c,30

51、ai1.010自動運行狀態(tài)sa5，sa6i1.111手動運行狀態(tài)sa7，sa8i1.212皮帶跑偏報警sa2i1.313皮帶打滑報警sa3i1.4表3-2數(shù)字量輸出表序號工作名稱符號輸出口1皮帶電機啟動ka1q0.02復位變頻器ka2q0.13系統(tǒng)運行指示l1q0.24自動控制中l(wèi)2q0.35手動控制中l(wèi)3q0.46變頻器故障聲光報警fm，l4q0.57皮帶跑偏指示l5q0.68皮帶打滑指示l6q0.79變頻器故障輸出ka3q1.0表3-3模擬量輸入、輸出表序號工作名稱em235端口輸入1外部電位器給定aiw42秤重信號輸入aiw6輸出3控制信號輸出（010v）aqw43.1.3 動力控制部分

52、的設計低壓電器控制系統(tǒng)電氣器件安裝在動力控制柜內(nèi)，分為一次動力回路和二次控制回路兩大部分。在一次動力回路，電源經(jīng)總斷路器分配至各個電機動力分回路，各個分回路又包括斷路器(或者熔斷器)、接觸器、熱繼電器等。邏輯控制、電路保護、故障報警和運行狀態(tài)指示功能由二次控制回路實現(xiàn)。動力控制部分的主要功能有以下幾點：1)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)配料過程的邏輯控制主要是動力聯(lián)鎖部分的控制，每套給料機、皮帶秤都處于同一條物流線上，它們之間存在著聯(lián)鎖關(guān)系，在動力控制設計中，不僅通過plc內(nèi)部的軟件實現(xiàn)了聯(lián)鎖，而且在電氣線路上，也增加了電氣信號的聯(lián)鎖，增加了雙倍的可靠性。主要聯(lián)鎖關(guān)系是在任何工作模式下，必須先啟動下位主皮帶

53、，再開啟配料皮帶秤，才能啟動給料電機。同時電機的啟動還受時間延時控制。時間參數(shù)可按生產(chǎn)工藝要求調(diào)整。2)手動/自動工作模式控制系統(tǒng)提供手動和自動控制兩種模式。在手動模式下可以對任意單臺電機起?？刂?，各種配料可手動調(diào)節(jié)；自動模式下可以按照生產(chǎn)工藝要求實現(xiàn)自動順序(跟隨延時)起動、停止，各種配料可以自動閉環(huán)控制。3)控制室/現(xiàn)場控制方式控制系統(tǒng)配置現(xiàn)場的操作盤，操作盤上安裝有控制室/現(xiàn)場控制選擇開關(guān)，現(xiàn)場電機的啟停等按鈕。a)正常工作的情況下，現(xiàn)場選擇開關(guān)選擇中央控制。此時，在中央控制室的操作方式是：先啟主皮帶，才可啟小皮帶，先停小皮帶，才可停主皮帶；在現(xiàn)場的操作方式是：電機啟動鍵無效，按下停止鍵

54、，皮帶電機停止。b)特殊情況下，現(xiàn)場選擇開關(guān)選擇現(xiàn)場控制。此時，如果皮帶機處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，只能通過現(xiàn)場操作盤的啟動按鍵啟動小皮帶，現(xiàn)場無法再啟動主皮帶；此時，如果皮帶機處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在中央控制室可以啟動小皮帶，停止小皮帶和主皮帶，而且只有先停小皮帶，才可停主皮帶，此時，如果在現(xiàn)場按下停止鍵，小皮帶和主皮帶則同時停止。4)故障保護當某一個變頻器因故障電機停機時，故障信號被送入其對應的plc中，plc通過與上位機通信，上位機按照該變頻器所對應的傳送物料輸送流向，停止故障電機之前的所有電機并報警。現(xiàn)場切換到停機狀態(tài)進行故障檢修，在排除故障檢修完成后，先切換到自動狀態(tài)單機調(diào)試正常后，再切換到自動狀態(tài)，p

55、lc檢測到系統(tǒng)狀態(tài)信號正常，則啟動皮帶電機，進行自動控制。3.2 稱量落差補償問題現(xiàn)有的電子皮帶秤配料系統(tǒng)，開始啟動配料后，各個給料機、皮帶配料輸送機同時啟動，下料落差量不同，物料經(jīng)皮帶機至主皮帶的時間不同，因此，在皮帶啟動之初和配料結(jié)束時，無法控制各物料的瞬時配比。而某些化工等行業(yè)的現(xiàn)場工藝過程對瞬時的配比要求很嚴，要求從系統(tǒng)啟動到停止配料一直保持一定的配比，因此，有必要對現(xiàn)場皮帶機的啟停時間進行控制，在控制有效的內(nèi)，讓皮帶機有序地先后啟停以保證皮帶啟動之初和配料結(jié)束時有一個理想的配比。實現(xiàn)方式有如下兩種。1)距離主皮帶所有物料匯合點最遠的皮帶配料輸送機先啟動，依次順延，距離主皮帶物料匯合點

56、最近的給料機、皮帶配料輸送機最后啟動。2)在稱重軟件的動力控制部分，根據(jù)系統(tǒng)目前的組態(tài)，每臺秤的當前速度和秤體間的相互距離，確定每種物料到達物料匯合點的時間。由于多數(shù)皮帶秤配料系統(tǒng)的料倉高度統(tǒng)一，因此每種物料從出料口到皮帶秤的這一段下落時間認為相同，忽略不計該下落時間的影響。因為大多數(shù)皮帶秤配料系統(tǒng)的用戶關(guān)注的主要是物料的瞬時流量配比，物料落差的不同對系統(tǒng)的瞬時流量影響不大，用戶一般不予考慮，因此本系統(tǒng)沒有針對落差補償問題進行設計。第四章 模糊-pid復合控制系統(tǒng)的設計4.1 系統(tǒng)的控制模型該系統(tǒng)的特點是由一臺上位機來控制多個plc子站，進而控制多臺皮帶電機，為了實現(xiàn)一定的配比，各皮帶電機之間的工作又是相互聯(lián)系的，而且給定量要隨當前的實際配