自动配料系统的设计与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第15卷第3期甘肃科学学报VoI．15NO．32003年9月JournalofGansuSciencesSep．2003文章编号：1004—0366(2003)03—0095—05自动配料系统的设计与实现刘国汉，韩根亮(甘肃省科学院传感技术研究所，甘肃兰州730000)摘要：介绍了自动配料系统的技术原理、结构组成，并给出了其技术指标；为工程所需配置一台或多台配料秤及其相应设备构成不同规模的自动配料系统提供了技术依据．关键词：配料秤；流量；PID调节中图分类号：TP271文献标识

2、码：A随着计算机技术与自动化技术的发展，自动配料系统的相关技术也日益成熟，并以其计量准确、安全可靠、自动化程度高，广泛地应用于化工、矿山、建材、食品、冶金、港口、电力等多种行业．它既可以自成系统，独立工作，也可以接人DCS、FCS系统．以下介绍的自动配料技术设计合理、精度高、运行可靠，可完全替代进口产品．’’1自动配料系统工作原理．自动配料系统由数台配料皮带秤及其称重显示控制器、传感器、供桥板和供电系统组成．系统原理如图1所示．该系统采用自己研制的ICS—XF型单通道两托辊配料皮带机，该机稳定可靠，外协件和外购件都选用国内外

3、具有先进工艺技术的厂家产品，以保证配料系统的安全可靠．称重显示控制器的数据采集电路采集的物料重量信号和皮带速度信号经PID调节，输出控制信号，由RS一485输送去控制变频器，从而控制皮带机的电机转速与皮带速度，达到控制物料流量的目的．XK3101型称重显示控制器为一智能型仪表，具有输入、显示、控制及通信功能．其采用16位单片处理器，运算速度快，控制能力强，可行性高．图1自动配料系统原理1．1计量系统工作原理当配料秤上物料通过秤架上方时，物料质量通过托辊压在称重传感器上，传感器输出信号与物料成正比．将它折算成单位皮带长度上的物

4、料平均质量G~(kg／m)．同时，速度传感器测出当时的皮带运行速度V(m／s)，由此计算出当时皮带上物料的瞬时流量(kg／s)，将它累加收稿日期。2OO3一O1—2O*通讯联系人维普资讯http://www.cqvip.com96甘肃科学学报2003年第3期起来，得到总的物料输送量M，其表达式如下：M一∑(G。*V*△)．=l实际称重中，G包含着皮带和托辊的动态质量，即动态皮重，因此，实际计算中使用下式：M一>：K[(GJ—z)*V△丁]，f王l式中：K为量程系数(即单位变换系数)．在称重显示控制器中，处理器每秒种计算一次瞬

5、时流量，然后将瞬时流量逐次累加起来，累加3600次就是小时流量值，即1h的物粒累计量．动态零点值(Z，)的求取．在皮带运行过程中，由于皮带薄厚不均，加上皮带抖动的影响等因素，使皮重(零点值)随时变化，所以选取空皮带运行1周的平均重量值为零点值．动态零点值的求取过程叫调零．调零可以人工按键指令微处理器，由程序完成；也可以自动进行，当皮带上没有料物时，微处理器对输入信号(重量信号和速度信号)判断后，自动进行调零．量程系数的求取。量程系数值关系到称量值的准确度，为了保证称量结果的准确，必须对配料秤进行标定，以取得正确的量程系数．通

6、常是以一定数量的物料或标准砝码对配料秤进行标定，称为实物标定和挂码标定．当一定数量的物料通过配料秤后，用键盘输入物料的重量值，微处理器便计算出量程系数值．如果没有条件进行实物标定，也可采用挂码标定方式，砝码代替物料，当皮带运转一定圈数后(事先设定)，微处理器便计算出量程系数值．1．2PID调节原理自动配料系统设置有PID自动调节功能，其工作原理如图2所示．【r)反馈图2P1D调节原理PID调节量由下式确定：(t)一Kp(t)+lle(t)dt+Td]，式中：e(t)为设定流量与实测流量的偏差；为积分时间；微分时间；K，为放大

7、倍数．配料系统中，调节对象是物料流量，流量调节对象有一个共同特点，即纯滞后和惯性滞后较小，对象响应灵敏，而且存在着规则或不规则的干扰信号嘲，若采用微分作用，一般会使干扰得以加强，因此，我们在设置PID时，可以不采用微分作用，只采用以积分为主导作用的PI调节，即比例范围较大，积分时间较短．实践表明，这种P调节方式能够消除调节系统的残余偏差．这种方式是一种无定位式的调节方式，即是调节系统输出在任何一点都能稳定下来，当设定流量与实测流量不相等时，调节系统输出就将继续增加或减少，最后使设定值与实测值一致，调节系统的输出便稳定下来．即

8、其稳定条件就是设定值与实测值的偏差等于零．这种无定位特性也可以从数学分析中得到，因为PI调节的输出由下式确定：(r)=Kpe(r)+)dr-~Kpe(r)+[(r)dr+(r)dr]’(1)假定从时刻T以后偏差消失，即：维普资讯http://www.cqvip.com第15卷刘国汉等t自动