PLC皮帶秤在線計量控制系統(tǒng)說明書

1、 摘 要 本文介紹了國內(nèi)外電子皮帶秤的發(fā)展情況及其在煙草、冶金、礦業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)的應(yīng)用狀況及最新動態(tài)，分析了電子皮帶秤的稱重原理，指出了各種皮帶秤的優(yōu)點和不足，闡述了誤差的來源及減少誤差的方法。選擇了適合于煙草行業(yè)的皮帶秤秤架系統(tǒng)。運(yùn)用軟件工程的設(shè)計方法，根據(jù)國內(nèi)外可編程序控制器(PLC)的發(fā)展現(xiàn)狀和相關(guān)的工藝特點，提出了以PLC為主機(jī)的電子皮帶秤的設(shè)計思想及總體要求，分析了動態(tài)測量控制系統(tǒng)的功能特性、硬件結(jié)構(gòu)、軟件環(huán)境及功能擴(kuò)展性問題。探討了測控技術(shù)的相關(guān)理論及實現(xiàn)方法，并結(jié)合國內(nèi)外電子皮帶秤的應(yīng)用實際，將當(dāng)今先進(jìn)成熟的變頻調(diào)速技術(shù)、脈沖測速技術(shù)、觸摸屏技術(shù)與PLC融為一體，擇優(yōu)選配了控制主

2、機(jī)及系統(tǒng)硬件，設(shè)計了一種以PLC為控制主杌的動態(tài)測量控制系統(tǒng)，從而使電子皮帶秤具有較好的測量、控制性能和較高的工程實用價值，同時也降低了工程費用，提高了系統(tǒng)的性價比。在此基礎(chǔ)上，針對原系統(tǒng)存在的操作不便、實時性差等問題。提出了改進(jìn)方案。實踐證明，新方案解決了原有系統(tǒng)存在的問題，有廣闊的推廣價值。 關(guān)鍵詞：電子皮帶秤稱重傳感器在線計量 硬件設(shè)計 ABSTRACT The developing statUS abeut the electronic belt balance at home and abroad and its newest trend and the application St

3、atLIS in the tobacco，metallurgy，mmmg industry，medicine fields were described in this articleAt the same time，the weighing principle of the electtonic belt balance was also analyzed in this article，pointed out the advantages and disadvantages of the electronic belt balance and described the source of

4、the elror and the method ofreducing error alSO in itUtilized the software engineering design method and based on the technological characteristic ofthe programmable 109ic controller(PLC)at home and abroad。it has proposed the design theught and overall requests for the electronic belt balance which t

5、he PLC was taken as the main engine，and analyzes the frlnctioncharacteristic，the hardware structure，the software environment and the function extension for the dynamic surver control svstem Combining with the application of the electrenic belt balance at home and abroad，it discussed the related theo

6、ry and the realization method of the survey and centreI technology and the realization method and put the advanced mature frequency conversion velocity modulation technology，the pulse measure technologytouchscreen technology into PLC as one Unitselects the main cotatrel engine and the system hardwir

7、e and designs the dynamic survey Control svstem that taking PLC as the main COntrel engineSO that it has made the electronic belt balance a better surveying and contr01 perfofinance and the higher value of project practical application Meanwhile，it has also reduced the project expense and enhanced t

8、he system cost performance An improve plan has been put forward according to the problems of inconvenient operation and bad real time difierence existing in the original system . Practice proved that the new plan has solved the problems existing in the original system and has a broad spread valuekey

9、wordselectronic belt balance，hardware design，centralized batch，software design 目錄摘 要1第1章 緒論61.2 皮帶秤及其稱重技術(shù)的概述713皮帶秤在國內(nèi)煙草行業(yè)中應(yīng)用及趨勢814 本文研究內(nèi)容8第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計102.1 設(shè)計題目的確定102.1.1 設(shè)計題目要求102.1.2 設(shè)計要求分析122.2 系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)思想132.3 系統(tǒng)的組成及總體方案設(shè)計142.3.1 硬件配置142.3.2 軟件設(shè)計14第3章 電子皮帶秤稱重原理及誤差分析163.1 電子皮帶秤稱重原理163.1.1 稱重裝置163.1

10、.2 稱重系統(tǒng)基本原理173.1.3 皮帶秤工作流程193.2 電子皮帶秤的誤差來源分析203.2.1 稱重誤差203.2.2 數(shù)據(jù)檢測與處理誤差213.2.4 環(huán)境誤差23第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計254.1 硬件設(shè)計總體分析254.2 雙托輥秤臺設(shè)計264.3 稱重傳感器的選擇274.4 稱重模塊的選擇324.5 旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇384.6 PLC的選擇394.6.1 CPU的選擇404.6.2 輸入輸出模塊的選擇414.6.3 電源模塊的選擇424.6.4 計數(shù)器模塊的選擇424.6.5 變頻器的選擇42第5章 皮帶秤系統(tǒng)軟件設(shè)計455.1 西門子s7300簡介455.1.1 概述455.1.

11、2 S7300的組成455.1.3 S7300的類型465.1.4 S7300的功能465.1.5 S7-300的通訊465.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計475.2.1 PLC程序控制軟件設(shè)計475.2.2 PLC主程序設(shè)計495.2.3 皮重程序程序設(shè)計515.2.4 稱重程序程序設(shè)計52第6章 總結(jié)與體會546.1 總結(jié)546.2 體會55參考文獻(xiàn)57外文資料59原文59譯文73致謝84附錄85 第1章 緒論1.1 課題的研究意義及背景1皮帶秤在煙草、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，并貫穿于生產(chǎn)線的大部分工序。它在輸送物料的同時進(jìn)行計量和控制，直接影響著生產(chǎn)的工藝和技術(shù)，對生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)品質(zhì)量起著重

12、要作用。電子皮帶秤作為卷煙生產(chǎn)線中重要的計量、控制設(shè)備，對生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)分別起著流量計量、流量控制、精確摻兌配比，投入產(chǎn)出統(tǒng)計等重要作用。隨著人民生活水平的提高以及推出的國家新的煙草制絲線工藝規(guī)范，對產(chǎn)品質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求，而電子皮帶秤作為卷煙制絲線中的關(guān)鍵設(shè)備，對其計量精度、控制性能、穩(wěn)定性及使用的方便性也提出可更高的要求。目前，卷煙企業(yè)配置的電子皮帶秤從設(shè)計制作到使用仍存在問題，一是有些企業(yè)使用的皮帶秤還未更新，在設(shè)計制造上存在：（1）采用單片機(jī)為主機(jī)的機(jī)電控制模式，編程、調(diào)試、修改很不方便。（2）采用了顯示的人機(jī)界面，信息量少，無法對工況進(jìn)行實時監(jiān)控。二是有些企業(yè)雖然更換的新型

13、的皮帶秤，但在選配控制系統(tǒng)的模塊，旋轉(zhuǎn)編碼器及現(xiàn)場調(diào)試及使用方面還存在很多問題。三是由于溫度濕度等環(huán)境的影響使得物料及灰塵粘連在皮帶上造成皮重的變化，從而引起計量誤差。四是目前在卷煙企業(yè)中使用的電子皮帶秤大多屬于托輥式電子皮帶秤，所以無法避免“皮帶效應(yīng)”對稱重過程產(chǎn)生的不良影響，從而使得皮帶秤在使用過程中暴露出穩(wěn)定性和可靠性問題。并且卷煙制絲工藝過程中，煙絲流量是重要的參數(shù)，對煙絲流量的控制精度優(yōu)劣是由電子皮帶秤的精度決定的?？删幊炭刂破魇钱?dāng)前卷煙生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)控制核心的主流選擇，已在卷煙生產(chǎn)的卷制和包裝設(shè)備上廣泛應(yīng)用。從制造、現(xiàn)場調(diào)試到使用的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，具有編程簡單、使用方便、能在線修改

14、、可靠性高和維護(hù)性好的特點。使用、數(shù)據(jù)融合、脈沖測速、觸摸屏和變頻調(diào)速等技術(shù)對電子皮帶秤進(jìn)行重新設(shè)計改造后，系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性將得到穩(wěn)步增強(qiáng)，可靠性和可維護(hù)性將大大提高?？稍诂F(xiàn)場控制系統(tǒng)不做大調(diào)整的情況下，通過軟件的修改來改變控制范圍和控制參數(shù)，很方便地進(jìn)行設(shè)備布局變更，從而適應(yīng)制絲線頻繁的工藝改造，提高制絲線的產(chǎn)品質(zhì)量。因此追求更加卓越的性能和完備的功能，以高可靠、高穩(wěn)定、高精度為目標(biāo)，向多功能、多用途、集控化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展是擺在我們面前的重要課題。具有重大的研究意義.1.2 皮帶秤及其稱重技術(shù)的概述1皮帶秤最早出現(xiàn)在十九世紀(jì)末期的西方工業(yè)發(fā)展時期，其設(shè)計靈感來源于斗式輸送機(jī)的稱重裝置

15、。這種裝置可以實現(xiàn)散料的連續(xù)自動稱重，并于年獲得了計量許可。隨著皮帶秤適用領(lǐng)域的擴(kuò)大，人們對其相關(guān)技術(shù)日益關(guān)注，英國等西方一批發(fā)達(dá)國家先后成立了專門的皮帶秤研究試驗基地，集聚了一批學(xué)者和技術(shù)人員從事這方面的研究。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅年至年的十年間，國外公布的有關(guān)皮帶秤的技術(shù)發(fā)明專利就達(dá)七十多項，其中以前蘇聯(lián)最多，其次是日本。這些專利技術(shù)大多數(shù)涉及提高動態(tài)稱重的準(zhǔn)確度和如何改善檢測方法，對提高皮帶秤設(shè)計、制造和維護(hù)水平起到了積極作用。六十年代初期，美國衡器公司的博士用應(yīng)變能法建立了皮帶秤稱重力測量的數(shù)學(xué)模型，為皮帶秤動態(tài)定量誤差分析提供了可行的途徑。同一時期，荷蘭公司的專家通過研究和試驗，創(chuàng)建了多托

16、輥皮帶秤的計量性能優(yōu)于單托輥的理論，開創(chuàng)了高精度皮帶秤在機(jī)械秤架設(shè)計方面的新起劇。隨后，英國的、德國的等學(xué)者又先后建立了不同的皮帶秤稱重力測量模型，在理論上對它的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究分析。近幾十年，北歐的瑞典、挪威等國在皮帶秤的現(xiàn)場使用和維護(hù)上取得了豐富的經(jīng)驗，使其在實際使用中的計量準(zhǔn)確度保持在士0以內(nèi)，成為散料進(jìn)出口貿(mào)易結(jié)算的公證秤。這些年在科技工作者的共同努力下，皮帶秤在計量準(zhǔn)確度和現(xiàn)場使用的穩(wěn)定性方面有了很大提高。我國大約從五十年代開始設(shè)計、研制滾輪式機(jī)械皮帶秤。六十年代后期傳感器電子儀表式皮帶秤開始與用戶見面，但受當(dāng)時的傳感器制造工藝和電子技術(shù)水平的限制，使用中的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差，因而

17、沒能得到廣泛普及。改革開放以來，我國陸續(xù)從美國、日本、德國等國引進(jìn)了皮帶秤的設(shè)計制造及計量檢測技術(shù)，使國內(nèi)皮帶秤的制造能力得到迅速提高。通過研仿、消化、吸收和創(chuàng)新，國產(chǎn)皮帶秤設(shè)計、試驗和制造的整體技術(shù)有了長足的進(jìn)步。一是設(shè)計、研究的能力增強(qiáng)。已建立了多套皮帶秤試驗裝置，為新產(chǎn)品開發(fā)和計量性能的檢測提供了試驗研究條件。二是自主研制和應(yīng)用技術(shù)能力提高。皮帶秤所用儀表大多已被集成電路替代。同時，皮帶的速度檢測和動態(tài)參數(shù)跟蹤自校技術(shù)得以突破并獲國家專利。三是國產(chǎn)皮帶秤的重要技術(shù)指標(biāo)提高了許多。卷煙制絲線使用電子皮帶秤的計量精度從左右提高到了目前最高的0.25，穩(wěn)定性也得到了增強(qiáng)。13皮帶秤在國內(nèi)煙草行

18、業(yè)中應(yīng)用及趨勢1 目前，國內(nèi)所有煙草企業(yè)在卷煙生產(chǎn)中都使用了電子皮帶秤。在卷煙生產(chǎn)的第一流程即制絲生產(chǎn)線的打葉、切片、加料、加香、潤葉、潤梗、烘絲、烘梗、膨脹、微波松散和摻配等工序，電子皮帶秤不但計量輸送物料的重量，而且控制流量波動，其準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等性能對制絲質(zhì)量尤其是重點工序的質(zhì)量有著重要作用。同時，電子皮帶秤記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)還為內(nèi)部管理和財務(wù)核算提供了依據(jù)。1985年以前，國內(nèi)卷煙制絲生產(chǎn)線所裝備的電子皮帶秤全部依賴進(jìn)口。產(chǎn)品類型主要有德國Hauni公司的刀口支承式、意大利Comas公司的十字簧片式和英Leeg公司的內(nèi)十字簧片式單或雙托輥皮帶秤，其中以Hauni公司和Comas公司的產(chǎn)品為

19、主。自1986年起，我們在國內(nèi)首次對Hauni公司的稱重系統(tǒng)進(jìn)行了國產(chǎn)化研仿，并進(jìn)行了一些改進(jìn)。例如：將Hauni公司生產(chǎn)的以模擬電路為主的模擬控制系統(tǒng)改進(jìn)為以Z80、8031專用單板機(jī)為主的數(shù)字控制系統(tǒng)。首臺設(shè)備于1986年安裝在曲靖卷煙廠新制絲線中，結(jié)束了我國不能生產(chǎn)煙草專用皮帶秤生產(chǎn)的歷史。1987年，首條包括皮帶秤在內(nèi)的國產(chǎn)制絲生產(chǎn)線在許昌卷煙廠安裝、調(diào)試并投入試生產(chǎn)，標(biāo)志著國產(chǎn)化煙草專用微機(jī)皮帶秤的研究、開發(fā)和制造技術(shù)已具備了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力，并在我國煙草行業(yè)“七五”技術(shù)改造期間幾乎全部使用了國產(chǎn)的YT系列電子皮帶秤。九十年代初期，隨著煙草行業(yè)制絲工藝改進(jìn)和質(zhì)量控制的要求不斷提高和PL

20、C(Programmable Logic Controller)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)皮帶秤可靠性、穩(wěn)定性和維護(hù)性等方面存在的問題已滿足不了需要，我們開始了以可編程序控制器為主機(jī)，以變頻器作為調(diào)速功能的電子皮帶秤研制，最早的產(chǎn)品于1994年制造、安裝和調(diào)試成功。根據(jù)電子皮帶秤在卷煙制絲工藝生產(chǎn)中所起的作用，結(jié)合卷煙制絲工藝改進(jìn)、設(shè)備更新?lián)Q代和質(zhì)量提升的需要，電子皮帶秤以高可靠、高穩(wěn)定和高精度為發(fā)展目標(biāo)。在秤架結(jié)構(gòu)上，追求設(shè)計、制造的合理簡化，力求安裝、調(diào)試和日常維護(hù)的方便。而電控技術(shù)的應(yīng)用正向集控化、多功能、多用途、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。14 本文研究內(nèi)容 搞清楚煙機(jī)生產(chǎn)線的設(shè)備組成和工作原理，尤其是

21、煙機(jī)皮帶秤的控制方法。 充分認(rèn)知控制對象，提取出被控量，以及控制目標(biāo)，運(yùn)用已學(xué)的知識提出控制方案，并論證控制方案的正確性。 煙機(jī)皮帶秤電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括主電路和控制電路的原理設(shè)計，PLC的配置、變頻器的選型以及觸摸屏的設(shè)計等。還包括系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)元器件的選型。 電子皮帶秤控制設(shè)計：包括電子皮帶秤基本計量原理和動態(tài)計量數(shù)學(xué)模型，控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制程序的設(shè)計等。 PLC控制器的軟件設(shè)計、變頻器的參數(shù)設(shè)置、觸摸屏的畫面設(shè)計等。 系統(tǒng)具有完善的故障診斷功能。 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 設(shè)計題目的確定2.1.1 設(shè)計題目要求 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）的技術(shù)背景和設(shè)計依據(jù)煙機(jī)皮帶秤是煙草機(jī)械中用于實

22、現(xiàn)在線計量稱重、定量打包、流量配比等功 能的設(shè)備，具有精度要求高、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制內(nèi)容多等特點。所謂在線計量就是在物料運(yùn)動過程中，實現(xiàn)以下幾個方面的功能：（1） 計量功能：在線計量流過皮帶物料的總累計量，并實時顯示流量。（2） 定量包裝功能：在完成計量的同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的“包重值”自動完成定量包裝。（3） 恒流功能：在完成計量的同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的流量值自動調(diào)整皮帶的速度，使流過皮帶的物料流量受控。此外，控制系統(tǒng)還應(yīng)具有完善的故障診斷和保護(hù)功能。2 畢業(yè)設(shè)計（論文）的任務(wù) 熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn) 熟悉西門子PLC、觸摸屏和變頻器 熟悉電子皮帶秤控制方法 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計（包括理論分

23、析、設(shè)計計算、實驗及數(shù)據(jù)處理、設(shè)備及元器件選擇等） 系統(tǒng)軟件設(shè)計 撰寫設(shè)計說明書（畢業(yè)論文），繪制圖紙 指定內(nèi)容的外文資料翻譯3 畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) 搞清楚煙機(jī)生產(chǎn)線的設(shè)備組成和工作原理，尤其是煙機(jī)皮帶秤的控制方法。 充分認(rèn)知控制對象，提取出被控量，以及控制目標(biāo)，運(yùn)用已學(xué)的知識提出控制方案，并論證控制方案的正確性。 煙機(jī)皮帶秤電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括主電路和控制電路的原理設(shè)計, PLC的配置、變頻器的選型以及觸摸屏的設(shè)計等。還包括系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)元器 件的選型。 電子皮帶秤控制設(shè)計：包括電子皮帶秤基本計量原理和動態(tài)計量數(shù)學(xué)模 型，控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制程序的設(shè)計等。 PLC控制

24、器的軟件設(shè)計、變頻器的參數(shù)設(shè)置、觸摸屏的畫面設(shè)計等。 系統(tǒng)具有完善的故障診斷功能。4 畢業(yè)設(shè)計（論文）提交的成果 開題報告（不少于3000字） 設(shè)計說明書（約3萬字左右），或畢業(yè)論文（約2萬字左右） 圖紙： 系統(tǒng)原理圖；（2#圖紙） 硬件電路圖；（1#圖紙） 軟件流程圖；（2#圖紙） 中、英文摘要（中文摘要約200字，35個關(guān)鍵詞） 論文簡介 外文資料翻譯（約5000漢字）2.1.2 設(shè)計要求分析1系統(tǒng)的可靠性要高 按照工業(yè)控制系統(tǒng)高可靠性的基本要求，考慮到一旦可能發(fā)生的故障，需 配備手動控制裝置作為后援；選配硬件時，要考慮到產(chǎn)品的市場化程度及維護(hù) 人員的素質(zhì)，其安裝位置也要兼顧到易維修性。同

25、時增加可實現(xiàn)人機(jī)對話的漢 化中文人機(jī)界面，方便快速查找故障點。由于卷煙制絲線設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)、設(shè) 備的調(diào)整和增減頻繁，系統(tǒng)控制對象可能要經(jīng)常更新和變更。因此，還要考慮 選配硬件的可擴(kuò)展性，滿足工藝改進(jìn)等不同需書對工業(yè)控制系統(tǒng)最基本的要求 是高可靠性。應(yīng)在追求高精度和多功能等要求的前提下，選用可靠性及穩(wěn)定性 具佳的硬件產(chǎn)品。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障將造成整個生產(chǎn)過程的混亂，引起嚴(yán)重后 果。所以，通常均應(yīng)考慮后援手段，如配備常規(guī)控制裝置或手動控制裝置作后 備。一旦PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就切換到后援控制裝置，以維持生產(chǎn)過程的 正常進(jìn)行。2可維護(hù)性能要好 系統(tǒng)設(shè)計不僅要能方便操作人員掌握和使用，還要使操作方便

26、簡單并有較強(qiáng)的 人機(jī)對話能力。在人機(jī)會話中，應(yīng)采用全漢化的中文系統(tǒng)。為了在發(fā)生故障時， 能盡快排除其故障，軟件的設(shè)計應(yīng)配置查錯和診斷程序。硬件的配置及安裝位 置應(yīng)便于操作人員維修。3通用性要好，便于升級 一個控制系統(tǒng)的控制對象往往不是一成不變的，隨著工藝的改進(jìn)，設(shè)備的調(diào)整 和頻繁增減，系統(tǒng)控制對象可能要經(jīng)常更新和變更。因此，還要考慮選配硬件 的可擴(kuò)展性，只有當(dāng)系統(tǒng)可擴(kuò)性好時，才能使控制對象改變時不必做大的改動 就能滿足工藝改進(jìn)等不同需求。4電子皮帶秤系統(tǒng)應(yīng)具有如下功能。1)數(shù)據(jù)采集功能 在中斷時，能采集物料的重量信號，皮帶的速度信號，從而算出物料的瞬時流 量和累計量。2)控制功能 可通過觸摸屏

27、對設(shè)定流量Qp和其他工藝參數(shù)：流量系數(shù)Ct，PID調(diào)節(jié)系數(shù)Pi， 速度系數(shù)Kv等進(jìn)行修改操作，使瞬時流量能跟蹤設(shè)定流量，達(dá)到定量給料的目 的。3)打印生產(chǎn)報表功能 通過觸摸屏可打印出相關(guān)的班報表、日報表和月報表，并對同等物料產(chǎn)量進(jìn)行 統(tǒng)計打印。4)圖文信息顯示功能 如工況流程、工藝參數(shù)、生產(chǎn)報表、過程趨勢、故障診斷等，使操作者可方便 直觀地、在操作屏幕上進(jìn)行性能調(diào)節(jié)、故障查詢、比例設(shè)置等操作，以掌握系 統(tǒng)工作的全貌。5)皮帶自動糾偏功能 因維護(hù)人員需要經(jīng)常檢查皮帶的運(yùn)行位置，以保證計量的精度，而校正工作是 一項該做但很費時費力的事情，因此，增加皮帶自動糾偏功能，就可給用戶帶 來極大的方便。6)

28、計量誤差自動標(biāo)碼校正功能5性能參數(shù)要求： 精度：計量精度優(yōu)于025 控制精度優(yōu)于05 流量范圍：8014000Kgh 速度范圍：00105rns 皮帶寬度：600mm、800mm、1000mm、1200mm等6.定量包裝功能:在完成計量的同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的“包重值”自動完成定量 包裝。7.計量功能：在線計量流過皮帶物料的總累計量，并實時顯示流量。8.恒流功能：在完成計量的同時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的流量值自動調(diào)整皮帶的速度， 使流過皮帶的物料流量受控。此外，控制系統(tǒng)還應(yīng)具有完善的故障診斷和保護(hù)功能。2.2 系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)思想1 用西門子PLC作為工業(yè)控制主機(jī)，改直流調(diào)速控制器為交流變頻調(diào)速控制器，

29、改普通電磁測速發(fā)電機(jī)為旋轉(zhuǎn)編碼器方式對皮帶進(jìn)行測速，采用高精度數(shù)據(jù) 放大器和16 位ADA轉(zhuǎn)換模塊對稱重信號進(jìn)行檢測。從而確保電子秤的 高精度。2采用雙托輥方式，以提高稱量精度，從而減小誤差，提高控制精度。 3 考慮到煙廠今后要向無人車間模式轉(zhuǎn)換，要建立集中操作和監(jiān)控系統(tǒng)，因此，在原有電子秤功能的基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)通訊功能，為今后建立車間級集中操作和監(jiān)控系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。4. 加入了動態(tài)稱重模塊，從而增加了信號的獲取強(qiáng)度，更準(zhǔn)確的接收重量信號。2.3 系統(tǒng)的組成及總體方案設(shè)計 電子皮帶秤是一種高精度的動態(tài)計量控制系統(tǒng)，由稱重秤架和測控系統(tǒng)兩部分組成。其中：測控部分包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。根據(jù)稱重原理

30、、秤架受力及誤差來源的分析，結(jié)合卷煙制絲線生產(chǎn)工藝的特點和應(yīng)用技術(shù)，采用雙托輥雙傳感秤架結(jié)構(gòu)的皮帶秤，選用皮帶秤制絲線專用的無接縫皮帶，配置重力式皮帶張緊裝置和連續(xù)式自動糾偏裝置。同時，配備自動掛碼校準(zhǔn)裝置，方便計量誤差的校正。真正做到“機(jī)電一體化”。2.3.1 硬件配置 系統(tǒng)采用了雙傳感器配置在皮帶兩側(cè)，以減小物料偏載，增強(qiáng)了稱重采樣穩(wěn)定性。配置高精度AD轉(zhuǎn)換模塊，同時配備自動校準(zhǔn)砝碼，克服重量傳感器的疲勞及放大器的溫漂和時漂，以確保AD轉(zhuǎn)換的精度。將高速旋轉(zhuǎn)編碼器用于皮帶測速配套使用高速計數(shù)器模塊，以減小皮帶測速誤差，降低整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測誤差。PLC采用西門子公司高性能的PLC產(chǎn)品S7-

31、300系列，該模塊上有以太網(wǎng)接口、MPI接口、遠(yuǎn)程IO接口、串行口等，可根據(jù)不同的需要，串入不同的通信網(wǎng)絡(luò)，通過PrefibusDP現(xiàn)場總線可實現(xiàn)各PLC系統(tǒng)間的可靠通訊。因此在設(shè)計本控制系統(tǒng)時，將電控和各檢測信號均納入PLC，充分、合理地共享硬件和軟件資源。通過檢測儀表等采集計量過程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電氣設(shè)備的控制。觸摸屏作為人機(jī)界面，能顯示整個系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)并能對主機(jī)發(fā)布相關(guān)命令。觸摸屏和主機(jī)間采用RS232通訊，系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)，數(shù)據(jù)接口豐富。2.3.2 軟件設(shè)計 在系統(tǒng)的軟件設(shè)計方面主要包括兩大部分：PLC控制程序的設(shè)計、觸摸屏組態(tài)界面的設(shè)計。在PLC程序中設(shè)計兩種控制方式可

32、供自由選擇，即手動方式和自動方式。采用手動方式時，用觸摸按鈕控制秤的標(biāo)定和起停等。采用自動時，需要先選擇設(shè)置好控制參數(shù)并確認(rèn)無誤后，運(yùn)行系統(tǒng)即可進(jìn)入自動控制運(yùn)行狀態(tài)，這樣設(shè)備就可以自動完成稱重過程。通過觸摸屏與PLC之間通過RS232進(jìn)行通訊，操作人員可以通過觸摸屏向PLC發(fā)出各種控制命令，同時還可將現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)通過PLC傳送給觸摸屏，在觸摸屏界面上顯示出來，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。最后，通過對SIMATIC的硬件組態(tài)，實現(xiàn)了PLC與觸摸屏和變頻控制器之間的通信，實現(xiàn)了系統(tǒng)各部分之間信息的高速交換。 第3章 電子皮帶秤稱重原理及誤差分析 隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)、部件組成及

33、測控技術(shù)都發(fā)生了顯著變化。主要表現(xiàn)在稱重裝置的結(jié)構(gòu)更加簡化合理，計算機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)檢測和控制過程結(jié)合得更加緊密。但其基本組成和稱重的基本原理并未發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。由電子皮帶秤的組成結(jié)構(gòu)、稱重原理和秤架受力情況的分析可知，其計量準(zhǔn)確度是由稱重傳感器與測速傳感器所檢測到的單位長度上的物料重量以及皮帶運(yùn)行速度決定的。在實際稱量過程中，由于計量托輥的非準(zhǔn)直度、皮帶張力及皮帶運(yùn)行阻力等被稱為“皮帶效應(yīng)”的因素影響，傳感器本身精度、通道設(shè)置及工作方法的影響，校準(zhǔn)方法與實際工作狀況的差別影響，電磁干擾、振動、溫度和濕度變化等因素影響，造成的計量誤差從而影響計量精度。同時，電子皮帶秤的控制誤差受系統(tǒng)計量精度、控制及

34、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，因此分析時應(yīng)該理清條理，分清主次。3.1 電子皮帶秤稱重原理3.1.1 稱重裝置57 皮帶秤的稱重裝置是皮帶秤稱重負(fù)荷的承受部分，它安裝在輸送機(jī)上，簡稱為秤臺。根據(jù)皮帶秤的組成和稱重原理，稱重裝置在皮帶秤中起直接感應(yīng)皮帶上物料重量的作用，因此，秤臺是決定皮帶秤精度的關(guān)鍵部件。秤臺由傳感器、承重機(jī)構(gòu)和稱重托輥(計量托輥)及傳感器與稱重托輥的連接部件組成。傳感器、稱重托輥數(shù)量及連接方式的組合構(gòu)成了秤架的多樣性。 單托輥秤架見圖31是指皮帶輸送機(jī)的計量段上只有一組計量托輥進(jìn)行稱量，其前后相鄰的兩組托輥為固定托輥。它是電子皮帶秤中最常見的一種結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝、調(diào)試和維護(hù)

35、方便的優(yōu)點，但存在稱量準(zhǔn)確度較低、穩(wěn)定性較差的致命缺陷。 圖31單托輥秤架(杠桿式)簡圖l、輸送帶：2、平衡重物；3、支承彈簧片；4、杠桿；5、稱重傳感器；6、固定托輥；7、稱重托輥； 雙托輥秤架配有兩組計量托輥，其計量精度和穩(wěn)定性均得到了很大程度的提高。目前，在工業(yè)生產(chǎn)許多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛也是卷煙生產(chǎn)制絲線皮帶秤的主要機(jī)型。圖中秤架部件與圖31相同。 圖32 雙托輥秤架(杠桿式)簡圖 考慮到精度問題，我采用控制精度比較高，而且在工業(yè)生產(chǎn)許多領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的雙托輥秤架也是卷煙生產(chǎn)制絲線皮帶秤的主要機(jī)型。3.1.2 稱重系統(tǒng)基本原理17 隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)、部件組成及

36、測控技術(shù)都發(fā)生了顯著變化。主要表現(xiàn)在稱重裝置的結(jié)構(gòu)更加簡化合理，計算機(jī)技術(shù)與數(shù)據(jù)檢測和控制過程結(jié)合得更加緊密。但其基本組成和稱重的基本原理并未發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。無論采用的秤架結(jié)構(gòu)和控制方式如何，電子皮帶秤都可分為由七大部件組成。 圖33電子皮帶秤組成(結(jié)構(gòu))示意圖1、高穩(wěn)定放大器；2、重量傳感器； 3、固定托輥；4、計量托輥；5、交流電機(jī)： 6、旋轉(zhuǎn)編碼器；7、秤重裝置(秤臺)；圖33所示的是一臺在煙草行業(yè)使用的，既可進(jìn)行稱重計量，又可對輸送物料的流量進(jìn)行控制的電子皮帶秤。式中：Qn表示瞬時流量；Qp表示設(shè)定流量；MV和MP分別表示速度信號和重量信號轉(zhuǎn)換的碼值：表示累計流量。 連續(xù)、自動稱重是動態(tài)

37、電子皮帶秤的主要特點，與人們熟悉的靜態(tài)秤相比，它是在輸送過程中連續(xù)自動地完成稱重和控制，而靜止秤則是在物料靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的稱重。(1)計量秤系統(tǒng)工作原理當(dāng)秤架上有物料流過時，在稱重裝置上的稱重傳感器就受到正比于煙草負(fù)荷重量的力Pg，經(jīng)放大器信號放大輸出電壓信號P，因此P就代表了煙草負(fù)荷，再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換成重量P的數(shù)碼Mp，送入PLC運(yùn)算，同時裝于輸送機(jī)交流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送出代表皮帶速度的脈沖電壓信號，經(jīng)計數(shù)器變?yōu)樗俣让}沖Mv。Mp和Mv信號經(jīng)流量運(yùn)算得實時流量Q=Kn X MpMv，此流量一路送顯示器顯示，另一路輸送作為自動加水、加料、加香控制信號，還有一路經(jīng)積分運(yùn)算得到累計產(chǎn)量，并送顯示器

38、顯示。(2)控制秤系統(tǒng)工作原理 控制秤實質(zhì)上是計量秤功能和皮帶調(diào)速功能的結(jié)合，其計量工作原理與計量秤相同，在這一基礎(chǔ)上，我們可以通過調(diào)節(jié)帶速V改變Mv值，就可以輸送流量。當(dāng)設(shè)定有給定流量Qp時，比較器將和實時流量Qn作比較得出誤差E=Qp-Qn，經(jīng)PID運(yùn)算后輸出一個增量控制信號到變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到定量給料目的。 測量某一時間內(nèi)或某一段距離的物料累計重量，在理論上可用積分法和累加法兩數(shù)學(xué)方法來計算。(1)累加法當(dāng)皮帶秤輸送物料時，假定在皮帶運(yùn)行一段，距離時進(jìn)行一次物料重量的累加g(s)。則在一段時間內(nèi)即皮帶運(yùn)行了n倍，的距離時，物料重量就進(jìn)行了n次累加Q。即：。(2)積分法 皮帶秤輸送物

39、料時，其皮帶單位長度載荷值q(t)與同一時刻皮帶運(yùn)行速度(f)的乘積為物料的瞬時流量。 由于物料輸送的不均勻性和皮帶運(yùn)行速度是隨時變化的，因此我們采用積分法，在T時間內(nèi)的累計流量可用以下公式表示： 。式中：Q：T時間內(nèi)的物料累計量(單位為kg或t)；T：累計物料的計量時間(單位為S或h)；q(t)：單位長度上的物料重量(單位為kgm)；：皮帶的運(yùn)行速度(單位為ms)3.1.3 皮帶秤工作流程卷煙制絲線配置的電子皮帶秤，是進(jìn)行物料(煙片、葉片、葉絲、梗絲、膨脹絲、薄片絲等)計量，實現(xiàn)流量控制、摻兌控制和配比控制的主要設(shè)備。稱重流程即當(dāng)物料輸送至電子皮帶秤有效稱量段上時，安裝在秤架上的稱重傳感器受

40、到負(fù)荷壓力產(chǎn)生重量信號，經(jīng)過放大后傳送至PLC，同時測速傳感器(旋轉(zhuǎn)編碼器)也進(jìn)行皮帶運(yùn)行速度信號的采集傳輸，主控制計算機(jī)對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換、積算、調(diào)節(jié)和控制的過程。其流量的控制是依據(jù)現(xiàn)代控制原理，通過瞬時流量g跟蹤設(shè)定流量QP來實現(xiàn)皮帶秤連續(xù)、自動累計稱重和控制的過程。3.2 電子皮帶秤的誤差來源分析1 由電子皮帶秤的組成結(jié)構(gòu)、稱重原理和秤架受力情況的分析可知，其計量準(zhǔn)確度是由稱重傳感器與測速傳感器所檢測到的單位長度上的物料重量以及皮帶運(yùn)行速度決定的。在實際稱量過程中，由于計量托輥的非準(zhǔn)直度、皮帶張力及皮帶運(yùn)行阻力等被稱為“皮帶效應(yīng)”的因素影響，使皮帶秤具有由其組成、結(jié)構(gòu)及工作方式?jīng)Q定的稱重誤差

41、例；由于傳感器本身精度、通道設(shè)置及工作方法的影響，使皮帶秤具有主要由測量控制系統(tǒng)硬件配置、軟件設(shè)置及工作模式?jīng)Q定的數(shù)據(jù)檢測與處理誤差；由于校準(zhǔn)方法與實際工作狀況的差別影響，使皮帶秤具有由枝準(zhǔn)方式?jīng)Q定的校準(zhǔn)誤差；由于電磁干擾、振動、溫度和濕度變化等因素影響，使皮帶秤具有由皮帶秤整體與環(huán)境條件共同決定的環(huán)境誤差。同時。電子皮帶秤的控制誤差受系統(tǒng)計量精度、控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，主要由系統(tǒng)主機(jī)和調(diào)速控制系統(tǒng)決定。根據(jù)以上分析，電子皮帶秤的計量誤差來源大致可分為四類即：(1)稱重誤差；(2)數(shù)據(jù)檢測與處理誤差最；(3)校準(zhǔn)誤差4；(4)環(huán)境誤差甌。實際上，根據(jù)電子皮帶秤的工作流程，其稱重計量時的影響因素

42、互相作用和制約，各類誤差之間互相影響。因此，在分析時，應(yīng)該理清條理，分清主次。3.2.1 稱重誤差 稱重誤差是皮帶秤的主要誤差源。曾經(jīng)有學(xué)者利用有限單元法和應(yīng)用梁理論，通過建立皮帶秤稱重力測量模型對稱重誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，但未見到有關(guān)成果的報道。在理想情況下，通過對單托輥皮帶秤稱重力測量模型的簡化，可得到如圖34所示的稱重力測量模型： 圖3.4 稱重力測量模型 稱重誤差由三項誤差組成。結(jié)合皮帶秤的結(jié)構(gòu)、稱重原理和秤架的受力情況，相關(guān)誤差分析如下：1第一項誤差由皮帶的恒定張力、計量托輥的靜非準(zhǔn)直度及托輥間距組成。在皮帶秤進(jìn)行稱重時恒定，因此可通過校準(zhǔn)予以消除閉；2D是稱重時計量托輥的垂直下沉量(位

43、移)，包含托輥徑向跳動和秤架系統(tǒng)機(jī)械構(gòu)件的變形等因素。它具有隨機(jī)變化的不確定性，但與皮帶秤的瞬時載荷重量成正比。因此，不同于第一項誤差即通過校準(zhǔn)不能消除；3AT是皮帶張力的變化量，由皮帶本身的特性、載荷重量、秤架結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素等決定，有較大的隨機(jī)性。4稱重的三項誤差都與托輥間距成反比，即增加載荷面積(重量)可減小稱重誤差。這個分析也印證了秤架受力分析時得出的結(jié)論。綜上所述，稱重誤差同時受到秤架系統(tǒng)、所用材料、使用狀況和制造工藝等綜合因素的影響。但其中有一個問題常常讓人忽視即系統(tǒng)部件、結(jié)構(gòu)及維護(hù)保養(yǎng)的問題。另外，根據(jù)秤架受力的分析，傳感器受力與各類磨擦轉(zhuǎn)矩有關(guān)，而托輥、滾筒的轉(zhuǎn)動與所用軸承的狀況

44、有直接關(guān)系。因此，要及時進(jìn)行有關(guān)的檢查和維護(hù)。要經(jīng)常檢查使用密封軸承的計量托輥狀況；滾筒軸承要及時加注潤滑油，這樣做有利于減小稱重誤差，同時還可防止設(shè)備故障發(fā)生。 綜合分析稱重誤差的來源，皮帶張力幾乎涉及和干擾了其它各種因素，無疑是其中最活躍和最具影響力的因素。皮帶秤的誤差不僅來自于稱重環(huán)節(jié)，還與數(shù)據(jù)檢測與處理等過程有較大關(guān)系。3.2.2 數(shù)據(jù)檢測與處理誤差 電子皮帶秤數(shù)據(jù)檢測與處理過程包括：重量模擬信號的采樣、模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、速度脈沖信號的采集、數(shù)據(jù)的運(yùn)算(加法、乘法、積分)與顯示等。其中：重量模擬信號的采樣包括信號放大過程。在稱重誤差一定，稱重傳感器選用、放大器配置及連接和使用方法確

45、定后，重量信號采樣的誤差主要由傳感器和放大器精度來決定，同時受測控系統(tǒng)采樣頻率的影響。由于測控系統(tǒng)的主機(jī)、硬件及軟件設(shè)置等固有模式約束了采樣時間、采樣周期的選擇。因此，從使用角度看，重量信號采樣誤差主要來自于傳感器和放大器的誤差。采用并聯(lián)雙傳感器稱重時，各傳感器的輸出之間互不影響，而且還可以實現(xiàn)稱重信息(信號)的互補(bǔ)，獲得被測重量值的一致性描述，提高抗物料偏載和抗干擾的能力，無疑較使用單傳感器具有更多優(yōu)勢。一般來說，稱重傳感器和放大器的綜合誤差(非線性、滯后、重復(fù)性誤差)可以分別控制在005和01以內(nèi)。根據(jù)皮帶測速的原理即用旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖計數(shù)來代表皮帶的運(yùn)行速度，測速誤差(用Av表示)跟重量

46、負(fù)荷的變化率有關(guān)，但主要受測速分辨率的影響。在數(shù)值上由采樣計算周期內(nèi)重量信號的變化率和測速分辨率決定。通常情況下，在物料流量較小時，其波動變化率較大。測速誤差除由旋轉(zhuǎn)編碼器的速度和安裝方式引起外，還與傳動方式有關(guān)。一般卷煙制絲線電子皮帶秤的皮帶都采用了鏈條傳動的方法。根據(jù)其傳動原理分析，用鏈條傳動皮帶存在傳動誤差，盡管其影響對卷煙制絲工藝而言并不大，但如果用在需精度特高的工藝線上，就要考慮使用同步齒形帶傳動等誤差小的方法。事實上，目前許多皮帶秤生產(chǎn)廠家選用的AD轉(zhuǎn)換模塊位數(shù)過少，影響了產(chǎn)品的精度。如：選用12位AD轉(zhuǎn)換模塊，考慮到皮重和量程的富余量，取全量程的50做負(fù)荷值，但皮帶秤又必須保證從

47、20-100的量程范圍的精度。因此，在低量程段的重量轉(zhuǎn)換精度大多只能達(dá)到0.24。若考慮符號位，其轉(zhuǎn)換精度只能達(dá)到0.48。再加上稱重、重量傳感器、放大器等誤差，皮帶秤整體精度將受到很大影響。因此，在選擇AD轉(zhuǎn)換模塊時一定要注意轉(zhuǎn)換位數(shù)這個重要因素。同時數(shù)據(jù)運(yùn)算盡可能采用浮點運(yùn)算，以減小計算誤差。根據(jù)以上分析，數(shù)據(jù)檢測與處理的誤差一般來自于稱重傳感器與放大器本身及皮帶測速過程。其中旋轉(zhuǎn)編碼器的測速分辨率及AD轉(zhuǎn)換模塊的精度影響很大。同時，放大器的綜合誤差在整個環(huán)節(jié)中所占比重較大。因此，在減少皮帶秤的整體誤差上，也應(yīng)該從使用和改進(jìn)放大器方面入手。3.2.3 校準(zhǔn)誤差 皮帶秤的準(zhǔn)確度在很大程度上要

48、依賴于日常的校準(zhǔn)工作。但相對而言，校準(zhǔn)并不能完全消除誤差，相反，校準(zhǔn)時還可能帶來新的誤差。這一方面是由于校準(zhǔn)的方法問題，另一方面則歸根到底，是由于皮帶秤校準(zhǔn)時的狀態(tài)與正常工作狀態(tài)的區(qū)別即其動態(tài)誤差校正難度大。皮帶秤的校準(zhǔn)方法有：掛碼、鏈碼和實物校準(zhǔn)等三種。掛碼校準(zhǔn)和鏈碼校準(zhǔn)方法不能充分模擬皮帶秤實際工作狀況下的多種誤差源，尤其產(chǎn)生不了像實物運(yùn)行中所產(chǎn)生的皮帶張力。因此，就產(chǎn)生了校準(zhǔn)過程中無法消除的誤差。同時，掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)值是依據(jù)理論計算出的值，而不是量值傳遞的計量值。根據(jù)電子皮帶秤的工作原理，實物校準(zhǔn)的實質(zhì)是化動態(tài)為靜態(tài)的校準(zhǔn)方法。因此，實物校準(zhǔn)是皮帶秤量值溯源最準(zhǔn)確的方法，其校

49、準(zhǔn)結(jié)果比較可靠。但由于實物校準(zhǔn)畢竟與真實的工作狀態(tài)不同，不可能在實際量程上的所有點進(jìn)行校準(zhǔn)試驗19J。因此，校準(zhǔn)誤差的存在不可避免。只有當(dāng)皮帶秤的工作流量比較恒定，而且只在此流量下校準(zhǔn)時，其誤差才可以基本忽略。但要從根本上消除校準(zhǔn)誤差需采用全量程動態(tài)校準(zhǔn)方法，在這方面已有學(xué)者正在進(jìn)行研究和嘗試。例如采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法校準(zhǔn)等。雖然掛碼校準(zhǔn)與鏈碼校準(zhǔn)較實物校準(zhǔn)有不可避免的缺陷，但近年來，許多生產(chǎn)廠家推出的電子皮帶秤都帶有方便日常校準(zhǔn)的自動掛碼裝置。究其原因，主要是因為實物校準(zhǔn)受環(huán)境條件的限制太多，而且較繁瑣。從各行業(yè)皮帶秤校準(zhǔn)方法的使用情況看，目前主要使用掛碼校準(zhǔn)與砝碼校準(zhǔn)結(jié)合的方法，而且效果較好。

50、因此，掛碼與砝碼校準(zhǔn)方便、實用，雖不能完全替代實物校準(zhǔn)，但可以在一定程度上校正計量誤差，仍不失為一種好方法。3.2.4 環(huán)境誤差 根據(jù)對皮帶秤皮帶測速誤差的分析，物料的流量波動是一個不可忽視的問題。而不同的給料方式對流量波動的影響不同。通常振槽、皮帶輸送機(jī)的給料方式較喂料機(jī)和計量管方式的流量波動大。因此，如果將給料方式納入環(huán)境因素的話，則成為引起誤差的來源之一。但在卷煙制絲線設(shè)置過多的喂料機(jī)，易使物料(煙絲等)在輸送過程中形成沖擊造碎，從而影響卷煙產(chǎn)品的填充值等工藝指標(biāo)，在這方面已有很多經(jīng)驗和教訓(xùn)從反面驗證了這一點。所以，減少給料方式的影響應(yīng)綜合各種因素進(jìn)行。一般情況下，環(huán)境因素包括：溫度、濕

51、度、風(fēng)、振動、粉塵和電磁干擾等因素。理論和試驗表明：電磁干擾可引起皮帶秤電控系統(tǒng)的電場和磁場變化，在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，影響有關(guān)器件的正常工作。電磁干擾可分為外部干擾和內(nèi)部干擾。電磁干擾除外受部大功率設(shè)備啟停的影響外，還有來自于皮帶秤測控系統(tǒng)的自身干擾，其中變頻調(diào)速器是一個主要的干擾源。在其它影響因素中，強(qiáng)烈振動可傳遞給皮帶秤秤架系統(tǒng)，其影響程度與系統(tǒng)的固有頻率有關(guān)。其中對電阻應(yīng)變片式稱重傳感器的影響最大；風(fēng)會通過對皮帶秤計量段施加壓力而影響稱重；溫度驟變會引起電路元件電動勢或參數(shù)的變化，影響正常工作。同時，還可對皮帶的性能產(chǎn)生不利影響；粉塵、殘料等也會因附著在皮帶秤托輥、傳感器傳力拉桿和滾

52、筒上而對稱重產(chǎn)生影響等等。濕度的影響一般表現(xiàn)在皮帶受潮吸濕的最初階段，在此期間含水率直線上升直致飽和，通過及時的校準(zhǔn)，其影響可作為皮帶自重的均勻變化消除。粉塵、殘料等可通過保養(yǎng)清除，制絲工藝對環(huán)境溫度、濕度的又有嚴(yán)格的控制范圍要求，因此，環(huán)境因素不是皮帶秤的主要誤差來源。但當(dāng)某些因素如皮帶秤相鄰設(shè)備異常振動時，環(huán)境影響就成為絕不可忽視的問題。所以，在設(shè)計電子皮帶秤時，將環(huán)境因素做為依據(jù)或主要因素之一。從電子皮帶秤的控制原理看，電子皮帶秤的控制受計量和控制因素的雙重影響。在計量因素中，對控制有直接影響的是數(shù)據(jù)檢測與處理環(huán)節(jié)。因此，首先應(yīng)從減少此環(huán)節(jié)的誤差入手。 本章闡述了皮帶秤的稱重原理并分析了

53、稱重受力情況，還分析了引起電子皮帶秤的計量誤差的主要來源。它包括來自于稱重和數(shù)據(jù)檢測與處理過程的誤差、來自于校準(zhǔn)時引入的間接誤差和來自于環(huán)境因素對皮帶秤稱重的各個環(huán)節(jié)的綜合影響。根據(jù)誤差產(chǎn)生的來源，提出了減小相應(yīng)誤差的方法。 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 本章在上述分析系統(tǒng)原理工藝流程誤差來源分析以及規(guī)劃系統(tǒng)總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的硬件選型進(jìn)行分析。硬件設(shè)計在數(shù)據(jù)檢測部分主要由雙托輥雙稱重傳感器、和旋轉(zhuǎn)編碼器組成。電子皮帶秤使用兩種傳感器即稱重傳感器和旋轉(zhuǎn)編碼器。其中稱重傳感器是皮帶秤進(jìn)行非電量到電量轉(zhuǎn)換的核心元件，它的性能指標(biāo)在很大程度上決定了電子皮帶秤的精度和穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測皮帶的

54、運(yùn)行速度，而重量信號和速度信號的積算反映了皮帶秤的稱量值，因此，旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇和使用也直接影響了皮帶秤的準(zhǔn)確度。以西S7-300PLC為控制核心，以變頻調(diào)速技術(shù)為控制基礎(chǔ)構(gòu)成了控制系統(tǒng)的硬件部分。本章討論數(shù)據(jù)檢測與控制系統(tǒng)的硬件選型及其測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計。4.1 硬件設(shè)計總體分析 經(jīng)過上述一系列的分析，我得到了如下工藝流程圖： 圖4.1 工藝流程圖我們分析可知，設(shè)計中我們要選擇一臺電機(jī)，用于帶動皮帶轉(zhuǎn)動；一臺變頻器用于瞬時調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，形成均流量控制；還有稱重傳感器及稱重模塊的選擇；測速傳感器的選擇；并將各種測量信號送入CPU進(jìn)行控制傳送。在接下來我將對各種設(shè)計中需要的期間進(jìn)行選型和具體分析?？偟目刂七^程為，各種測量的信號傳入PLC，由PLC接收到這些信號，在發(fā)出控制命令，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，完成各種控制功能。于是有下面的框圖： 圖4.2 系統(tǒng)原理設(shè)計框圖4.2 雙托輥秤臺設(shè)計【17】(1)雙托輥消除了水平分力的影響如圖41為雙托輥傳感器受力示意圖 ( a) (b) 圖4.3 雙托輥傳感器受力分析示意圖 由(b)可以看出，