电子皮带秤控制仪表的优化设计

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1、电子皮带秤控制仪表的优化设计也子皮带秤是安装在皮帯输送机的适当位置上，对散装物料自动地进行动态连续、累计称景的计器具。它广泛用于散料贸鉍结算、生产工艺流程屮的配料计过及检测控制。皮带秤控制仪表的性能莨接影响到皮带秤的计量精度，原因足数据处理部分在其屮进行，包括信弓•的采样、滤波、放人、A/D转换，瞬吋流景计算、流景累计及显示、参数设定和校秤程序，对于配料秤还包括PID动态调节部分和变频器控制接口。因此，对其进行优化没计足非常要的。控制仪表是由单片机组成的嵌入式系统。随着电子技术的飞速发展和新型电子器件的出现，运用EDA技术，对老产品进行更新

2、换代、捉商性能和降低成本，是摆在设汁齐面前的主要课题。2速度测量在屯子皮带秤的测景仪表中,转速的检测与控制一般占行很人的比重，对系统的稳态误差及动态响应性能都有看至关重耍的影响。特別足对于配料皮带秤来讲，一个在较大调速范闸IAJ具有髙分辨率的快捷而准确的测速系统是必不可少的。冃前在以光电编码器构成的测速系统中，常用的数字式转速测景方法主要备三种，分别足M法（频率法）、T法（周期法）flIM/T法（频率/周期法）。M法是通过在既定的检测吋间内，测景所产生的转速脉冲信弓的个数来确定转速；T法是通过测最相邻两个转速脉冲信3的时叫来确定转速；M/T

3、法是通过M吋测景检测吋间和在此吋间内的转速脉冲信号的个数來确定转速，能够实现在很宽的速度范囤A进行等精度的速度测S。专门介绍和分析M/T法原理的文章很多，这甩只作简单介绍。下面着重介绍具体电路的实现。转速测过电路的实现，可以采用竽片机，但足实现M/T法测述，要占用3路计数器，而单片机片内资源有限；再再为了减少测速时1川，应提高标准时钟脉冲频率，这乂受到了唞片机®高计数频率的限制。所以采用CPLD器件和单片机共同组成测速模块。测速模块主要由以下三部分组成，即①倍号整形电路：用于对待测速度倍号进行放人和整形，以便作为CPLD器件的输入倍号①测频

4、电路：足测速的核心电路模块，由CPLD器件枳任②单片机电路：用于控制CPLD的测频操作和速度的计算。单片机的POU直接读取测试数据，P2口向CPLD发控制命令。等精度测速的实现方法可以简单地用图1和仿真波形图2来说明。图1屮预置门控信号TSET由单八机发出，TSET的吋间宽度对测景精度的影响较小，这里设K宽度为Tpr。FS是标准频率信号输入端，FX是测速码盘脉冲信兮的输入端。这2路信兮分别输入到2个可控的16位高速计数器屮。计数器的计数允许端ENA髙电平存效，设标准信号频率为fs，测速信号的频率为fx。测速幵始前，先发出一个清零信号CLR，

5、将2个计数器和D触发器置0,然后由单片机发出允许测频的命令，即令预置门倍号TSET为高电平。（将图1和图2联系起来肴）这吋D触发器要一直等到被测速度信号的上升沿通过时，Q端冰被（即START端变为高电平）。与此同时，将启动2个计数器开始计数。图1测速逻辑图Nuiie“吻rime™toiTVii!_LLtHI

6、lkfItr^(IkJCKJ4IlibUjUUiuDa*MMIII”mumrmmmrtrMuirninramiTnmTnnrirjuinnnnnimTLTnrtmnininn.nnrtrTLl-KO-STARTnut图2仿真波形图件此期

7、间，2个计数器分别对被测速度信兮(频率为fS)和标准频率信兮(频率为fx)M吋计数。当吋间到Tpr后，预置门信号TSET被单八机置为低电平，似此吋2个计数器仍没存停止计数，一直等到随后而至的被测速度信号的脉冲上升沿到來时，冰通过D触发器将这2个计数器冋时关闭。由阁2可见，TSET信号的宽度和发生的时间都不会影响计数使能信兮START,允许计数的周期总足恰好等于被测速度倍号fx的完整周期数。这是确保fx在任何频率条件卜*都能保持W定精度的关键。而且，TSET宽度的改变以及随机的出现时间造成的误差最多H荇fs信号的一个周期，如果fs由精确稳定的

8、品体振荡器(10MHz)发出，则任何时刻的绝对测差只有l/107s。设在一次预置门时叫Tpr屮，对被测速度信弓计数值为Nx,对标准信3的计数偯为Ns，则下式成立，即fx/Nx=fs/Ns(1)不难得到测得的转速频率为fx=(fs/Ns)XNx(2)测速轮转速(单位：r/s)为n=fx/P(3)式屮P测速光电编码器一周的脉冲数。再将转速n折算成胶带的线速度为v=2•nrn=2.nrfsNxNsP(4)式中r«lj速轮半径(单位：m)最后通过控制SEL选择佶号和32〜8位的多路转换器MUX328（见阁1）,将两个计数器中的两个16位的计数位分4

9、次读入单片机，再按式（4）计算出带速。用1片ALTRA的CPLD电路EPS7064,在片内设置两个相同的独立的16位计数器（COUNTO、COUNT1）。每个计数器都行自己的吋钟