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的是“计算机+单片机”体系结构,如图2-2所示图2-2计量装置控制的结构体系2)计量装置组成结构控制系统有上位机(由工控机和触摸屏组成)和下位机(由单片机组成),系统硬件结构如上图所示。该体系结构的控制系统采用单片机为主控设备,单片机与计算机之间连接较简单,不易受外界干扰可靠性较9:..且单片机可独立于计算机运行;信号采集使用单片机扩展的AD模块,其性能非常稳定。单片机作为控制系统的主控设备,用以实现模拟量输入处理和开关量输入输出处理,保证了数据输入输出处理准确、可靠。中央监控计算机与触摸屏(GOT)作为整个系统的监控设备,用以实时监控单片机的工作状态,修改单片机工作参数。要注意的是二者是俩套相互独立的系统,它们之间互不依赖。中央监控计算机(简称工控机)采用了WindowsXP平台,监控软件用VisualBasic开发,ess为后台数据库,监控系统界面友好、运行稳定、操作简单。系统监控界面实时显示主要工作参数,操作人员可以直观的监视外部设备的工作状况,及时发现问题,实时修改工作参数;中央监控计算机还可以完成生产数据存储、报表打印任务,充分发挥了计算机的数值计算和数据处理能力;另外,运用计算机强大的图形处理功能,监控软件可以生动、直观地模拟设备生产状况并及时进行报警提示,使得系统操作更为简便直观,作为系统操作人员所需关注的就是整个系统及设备的管理。触摸屏(GTO)作用和工控机大体相同,不同的是它的操作非常简便快捷。计算机需要专业人员操作而它无须具备计算机专业知识,所有操10:..块,其优越的可靠性和稳定性大大增强了系统的工作性能。以单片机为主控设备的控制系统,配料秤输出点可扩展,实现二次补偿,以确保配料精确可靠,计量精度高。单片机的采用,保证了系统功能强大、可靠性高、控制精度高。体系结构采用模块式,各控制单元由统一的标准模块组成,但偏紧的采用,保证了数据输入输出处理精确、可靠。本系统在运行时,先有上位工控机将用户要求的沥青混凝土配料数据传到下位单片机控制站,然后再有单片机按梯形图程序进行控制。3沥青拌和设备控制系统硬件设计根据系统的设计进行系统总体设计,系统包括热骨料计量传感器信号的测量及转换;.热沥青计量传感器信号的测量及转换;三个热料仓卸料门气缸的开关控制;计量斗卸料门的开关控制;沥青罐三通阀的开关控制;沥青出口阀门的控制;搅拌器卸料门控制;搅拌器电机的控制;沥青喷射泵电机控制等,其中搅拌器电机控制采用星型转三角形启动控制系统原理电气图如3-1所示:11:..12:..-48系列8位单片机,以体积小,功能全、价格低等自身的魅力,得到了广泛的应用。目前,单片机正朝着高性能和多品种发展,但由于MCS-51系列8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要,以MCS-51系列为主的8位单片机,现在以及以后的相当一段时期内将占据单片机应用的主导地位。单片机具有较高的性能价格比,其应用系统具有印制板小、接插件少、安置调试简单方便等特点,且单片机应用系统结构简单,体积特别小,极易对系统机型电磁屏蔽等抗干扰措施。单片机对信息传输及对存储器和I/O接口的访问,一般都是在单片机内部进行的,因此,不易受外界的干扰。单片机采用面向控制的指令系统,实施控制功能特别强。CPU可以直接对I/O口进行输入、输出操作及逻辑运算,并且具有很强的位处理能力,能有针对性的解决有简单到复杂的各类控制任务。由于单片机具有体积小、功能强、性能价格比较高、系统拓展方便、硬件设计简单等优点。单片机的硬件功能具有广泛的通用性,使用方便、容易产品化。因此设计中选用MCS-51系列的单片机。,13:..器的心脏。下面分别对传感器的各项主要参数进行分析。灵敏度的选择:通常,在传感器的线性范围内,希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但灵敏度高时,与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。稳定性的选择:传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外,主要是使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择适合的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。环境对称重传感器会造成如下影响:、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。?、潮湿对传感器造成短路的影响。?,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损14:..或产生短路等影响。?。?、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能经受住长时间的考验。精度的选择:精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就选用精度等级能满足要求的传感器。精度选择满足下列两个条件:?。传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号。?。一台电子秤主要是由秤体、传感器、15:..仪表三部分组成,在对传感器精度选择的时候,应使传感器的精度略高于理论计算值对传感器数量和量程的选择:传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。传感器量程的选择可依据秤的最大量程、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但有较大冲击力的衡器,在选用传感器时,一般要使传感器工作在其量程的20%~30%之内,才能保证传感器的使用安全和寿命。*多传感器静态称重系统:固定负荷(秤台、容器等)+变动负荷(需称量的载荷)≤选用传感器额定载荷X所配传感器个数X70%*多传感器静态称重系统:固定负荷(秤台、容器等)+变动负荷(需称量的载荷)>选用传感器额定载荷X所配传感器个数X60%已知热料计量装置要计量的重量为1000Kg,料斗为4个传感器悬挂称量。这里假设料斗自重约200Kg根据上面公式,可计算得传感器的量程为428kg≤m≤500kg,16:..热沥青计量传感器量程的选择:已知计量重量为80kg,3个称重传感器根据上面公式计算得到38kg≤m≤44kg,由此根据下面所列传感器型号进行选择:选择S型称重传感器型号:STC图3-2产品特点:?结构紧凑,安装方便?拉、压力均可?综合精度高,长期稳定性好?优质合金钢,表面镀镍?适用于吊钩秤、机电结合秤、料斗秤、料罐秤、包装秤、配料称重控制、试验机、力的监控及测量17:..STC型传感器的技术参数:表3-1:技术参数5,10,20,30,50,100,kg额定载荷(.)200,300,500t1,2,3,5额定输出(.)mV/V2±±%.±%.±%.±%.±(30分钟)%.±℃-10...+40允许工作温度范围℃-20...+70温度对灵敏度影响%./10℃±%./10℃±±518:..输出阻抗Ω350±3绝缘阻抗MΩ>5000安全过载%%(5-50kg),电缆线长度m5m(100kg…5t)接线方式激励红:+黑:–信号绿:+白:–表3-2额定载荷LHWW1M(kg)5,10,20,×,50100,200,,50012×,×:..2000,3000,×;STC型量程为500kg的传感器4个传感器信号经过变送器后转换为0~5V输出,符合单片机输入特性变送器选择:选择压力变送器,一般根据变送器的压力介质;变送器的精度;变送器要测量的压力;需要得到怎样的输出信号;变送器的温度范围;励磁电压:变送器的互换性:变送器的封装:变送器超时工作后需要保持稳定度等参数进行选择ADC0809的概述:)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。2)具有转换起停控制端。3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为20:..500kHz时)4)单个+5V电源供电5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。6)工作温度范围为-40~+85摄氏度7)低功耗,约15mW。,,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。(引脚功能)ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,。下面说明各引脚功能。IN0~IN7:8路模拟量输入端。2-1~2-8:8位数字量输出端。21:..ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。START:A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。EOC:A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF(+)、REF(-):基准电压。Vcc:电源,单一+5V。GND:地。,采用气动装置具有以下优22:..点:气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。介质为空气,较之液压介质来说不易燃烧,故使用安全,工作介质是取之不尽的空气、空气本身不花钱。排气处理简单,不污染环境,成本低;输出力以及工作速度的调节非常容易。气缸的动作速度一般小于1M/S,比液压和电气方式的动作速度快;可靠性高,使用寿命长;利用空气的压缩性,可贮存能量,实现集中供气;全气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压方式相比,气动方式可在高温场合使用;由于空气流动损失小,压缩空气可集中供应,远距离输送采用三位五通电磁换向阀对气缸进行控制,可实现气缸的位置控制,原理如下:三位电磁阀有两个线圈,我们假设称之为A以及B线圈AB都不通电的时候阀芯是1个位置,即中位,气缸不动作。当A通电、B断电时阀芯会动作,阀芯处于第2个位置,气缸伸出。当A断电,B通电的时候阀芯的位置是第3个位置,气缸缩回。根据系统的要求,选择双作用气缸,气缸的载荷类型为静载荷,负载率η≤70%?=F/F0?100%式中:F——为载荷—F0—为理论推力(拉力)23:..已知推力要求达到50kg,行程400mm,F0?F/=50?10/=715N根据力和行程选择QGS40×400B-MP4型气缸,缸径40mm,行程400mm,~。根据换向及位置控制要求选择三位五通电磁阀,型号为:Q35DC-10。其控制回路如图3-3所示:图3-,因起动电流较大,所以采用降压起动方式起动降压起动控制线路24:..额定值,使之在正常电压下运行。电枢电流和电压成正比例,所以降低电压可以减小起动电流,不致在电路中产生过大的电压降,减小对线路电压的影响。常用的降压起动有星形—三角形换接、定子串电阻、自耦变压器等起动方法。星形—三角形换接降压起动控制线路正常运行时,电动机定子绕组是接成三角形的,起动时把它接成星形,起动即将完毕时再恢复成三角形。目前4kW以上的J02、J03系列的三相笼型异步电动机定子绕组在正常运行时,都是接成三角形的,对这种电动机就可采用星形—三角形换接降压起动。图3-4Y-△降压起动控制线路图3-4是一种Y-△起动线路。从主回路可知,如果控制线路能使电动机接成星形(即KM1主触头闭合),并且经过一段延时后再转换成三角形(QS主触头打开,KM2主触头闭合),则电动机就能实现降压起动,而后再自动转换到正常速度运行。控制线路的工作过程如下:25:..KM2与KM1的动断触头是保证接触器KM2与KM1不会同时通电,以防电源短路。:接收下位机