【正文】 另外直接利用MATLAB中Simulink圖形化工具平臺(tái)對(duì)配料秤儀表中采用的模糊PID控制算法進(jìn)行了仿真。二種控制方式由BangBang開關(guān)進(jìn)行切換。現(xiàn)在如果受到外界干擾，系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，即皮帶秤配料系統(tǒng)的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型變?yōu)? s2+2s+2s3+3s2+3s+1e3s仍然采用上述方法進(jìn)行仿真。皮帶秤自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)完畢后，要在生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)出廠前的實(shí)際聯(lián)調(diào)有很多困難，因?yàn)槠С釉O(shè)備體積龐大，占地面積多；而且要實(shí)際運(yùn)行物料，實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)可調(diào)節(jié)，還需要有物料循環(huán)系統(tǒng)等設(shè)備，也需要可觀的資本消耗。系統(tǒng)仿真中，建立所研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型或物理模型是最重要的工作，模型描述實(shí)際系統(tǒng)和過程越精確，人們通過仿真對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)也越正確。根據(jù)本系統(tǒng)目前的組態(tài)，結(jié)合每臺(tái)皮帶秤的速度和秤體間的距離，分析每種物料到達(dá)匯合點(diǎn)的時(shí)一間。給料機(jī)、皮帶秤的PLC程序梯形圖。2)手動(dòng)/自動(dòng)工作模式有手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種工作模式，手動(dòng)控制時(shí)可以控制任意每一臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)和停止，這樣每一種的配料就是實(shí)行的手動(dòng)調(diào)節(jié)。以及報(bào)警信號(hào)如皮帶跑偏開關(guān)報(bào)警、皮帶打滑報(bào)警、報(bào)警復(fù)位等信號(hào)，經(jīng)過中間繼電器轉(zhuǎn)換后由PLC的I/O獲取，再由軟件進(jìn)行分析處理。并且由于PLC有很強(qiáng)的抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。功能強(qiáng)，適用廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。(5)對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。主要軟件措施：有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。主要的硬件措施是:主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。由于外界環(huán)境的影響：如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電止、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。(6)模糊控制查詢表實(shí)際當(dāng)中，系統(tǒng)在每個(gè)采樣周期采集到的每個(gè)偏差及偏差變化率e和ec均位于其各自的基本論域[e，e]和[ec，ec]或[a,b]和[c,d]，按照上一步所述步驟即可得到各自對(duì)應(yīng)的精確輸出Kpn，從而得到KP的模糊控制查詢表，同理可以得到Kl，KD的模糊控制查詢表，,。(4)求模糊關(guān)系R和模糊控制表，KP的模糊控制規(guī)則表由 7x7=49條小規(guī)則組成，由每個(gè)小規(guī)則可以得到一個(gè)模糊關(guān)系R，分別對(duì)49個(gè)模糊關(guān)系取“并”運(yùn)算，即可得到由輸入e,ec到輸出助的模糊關(guān)RP：：R1=[(NB)e(NB)ec]T1。隸屬函數(shù)的形狀常采用梯形、三角形、鐘形、高斯形等。系統(tǒng)在運(yùn)行中不斷檢測(cè)e和ec，通過查找查詢表來對(duì)3個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)整，以滿足不同。，模糊控制系統(tǒng)通常由模糊控制器、輸入/輸出接口、被控對(duì)象給料機(jī)和測(cè)量裝置稱重儀表等四個(gè)部分組成。E，C經(jīng)模糊量化處理后偏差與偏差變化率的模糊量。由于模糊控制是建立在模糊邏輯基礎(chǔ)上的，因此也稱為模糊邏輯控制。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法，二是工程整定方法?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)是針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的受控對(duì)象進(jìn)行的，其設(shè)計(jì)過程與受控對(duì)象密不可分。PID控制器是根據(jù)系統(tǒng)的偏差，利用偏差的比例、積分、微分運(yùn)算出控制量進(jìn)行控制的。改進(jìn)為：采用開關(guān)量傳感元件作為測(cè)速元件，其輸出為方波，伏值為12V以上，抗干擾效果很好。外部控制指令信號(hào)通過上述基本回路導(dǎo)入變頻器，同時(shí)干擾源也在其回路上產(chǎn)生干擾電勢(shì)，以控制電纜為媒體入侵變頻器。另一種是恒定功率調(diào)速。但現(xiàn)在有實(shí)用和先進(jìn)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制理論，與電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)相結(jié)合，已很好解決了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速問題。六線制長線補(bǔ)償?shù)碾娐吩韴D如圖 ()皮帶秤中通常需要多只傳感器，采用并聯(lián)的方式共同使用一個(gè)電源供橋。(e)S梁式：量程為0～5t，靈敏度為1～3mV/V，～%，用于機(jī)電兩用秤，小稱量吊鉤秤，電子皮帶秤等。例如，一臺(tái)電子皮帶秤的傳感器受力最大為110kg，選用2只稱重傳感器并聯(lián)使用，其最大秤量均為100kg，靈敏度為3mV/V；選用的稱重儀表的供橋電壓為14V，；皮帶秤的檢定分度數(shù)n=5000。R杠桿比=傳感器受力/實(shí)際稱量段受力(一般取R=)；Vt物料在皮帶上的運(yùn)行速度。當(dāng)測(cè)速傳感器出現(xiàn)故障或其他原因不能正常工作時(shí)。通過多年經(jīng)驗(yàn)可以得出以下結(jié)論:當(dāng)皮帶速度變化超過177。傳感器的光源經(jīng)聚光透鏡，形成平行光，再由半透明膜片反射向轉(zhuǎn)軸的黑白反射面，為使光線聚焦而設(shè)置透鏡。目前，脈沖頻率法測(cè)轉(zhuǎn)速已成為轉(zhuǎn)速測(cè)量中一種主要的方法。由于磁通為：因此磁阻變動(dòng)時(shí)，磁通也變動(dòng)，線圈將感應(yīng)出電勢(shì)。在皮帶秤配料系統(tǒng)中速度檢測(cè)的準(zhǔn)確度直接影響到皮帶秤的準(zhǔn)確度，測(cè)速傳感器主要分?jǐn)?shù)字式和模擬式兩種。這樣就可以解決系統(tǒng)誤差較大，其動(dòng)態(tài)特性不理想，超調(diào)量較大的控制難題。各給料設(shè)備按一定流量給料，同時(shí)工控機(jī)讀取來自稱重儀表的重量信號(hào)和累計(jì)量數(shù)據(jù)，然后根據(jù)各成分的累積量計(jì)算當(dāng)前的實(shí)際配比，通過與標(biāo)準(zhǔn)配比的比較，來修正各給料設(shè)備的給定值，這樣，系統(tǒng)就可以工作在最優(yōu)配比狀態(tài)。4)變頻器柜柜中的變頻器，接收動(dòng)力控制柜的開關(guān)信號(hào)控制上級(jí)給料電機(jī)的啟停，同時(shí)也接收來自工控機(jī)的4～20mA調(diào)節(jié)信號(hào)，通過改變輸出動(dòng)力電源的頻率，從而控制現(xiàn)場4臺(tái)給料設(shè)備的轉(zhuǎn)速。每臺(tái)稱重儀表接受來自各個(gè)稱重傳感器的重量毫伏信號(hào)和來自測(cè)速傳感器的帶速脈沖信號(hào)，計(jì)算出瞬時(shí)流量和累計(jì)量，并將流量信號(hào)以4～20mA模擬電流的形式送給工控機(jī)，工控機(jī)將流量信號(hào)與設(shè)定值比較后，根據(jù)一定的控制規(guī)則輸出4～20mA調(diào)節(jié)信號(hào)，去控制現(xiàn)場給料設(shè)備的轉(zhuǎn)速，從而構(gòu)成單機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到控制某種物料流量的目的。所以對(duì)于配料精確度要求高、流量設(shè)定值變化范圍大的配料系統(tǒng)適用雙調(diào)速配料方式。雙調(diào)速式配料皮帶秤指的是給料機(jī)、皮帶機(jī)均調(diào)速方式的配料皮帶秤。所以對(duì)于濕度適中、流動(dòng)性能較好的物料系統(tǒng)可以采用這種工作方式。皮帶秤是按照力學(xué)中的懸索原理工作的，皮帶的力平衡關(guān)系介于彈性靜不定和柔性懸索之間，因?yàn)槠У臋M向能力小，更接近于懸索狀態(tài)，所以皮帶秤的計(jì)量是以線分布密度代替體分布，按流量進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)物料多少不等、皮帶輕重不均勻和上下跳動(dòng)以及皮帶速度發(fā)生變化時(shí)，皮帶秤應(yīng)有較好的適應(yīng)能力。在本設(shè)計(jì)中，針對(duì)物料的物理特性選擇的是電磁振動(dòng)給料式給料設(shè)備。輸送磨損性強(qiáng)的物料時(shí)料斗的邊緣常用折邊，卷入鋼絲和附加襯板加強(qiáng)，以防止快速磨損。第五章用MATLAB軟件對(duì)模糊PID控制進(jìn)行仿真。解決了原配料系統(tǒng)有較大的誤差，動(dòng)態(tài)特性不理想，超調(diào)量較大時(shí)的控制精度及配料速度問題，大大提高了系統(tǒng)的計(jì)量精度和配料速度。本設(shè)計(jì)要解決的問題是物料在皮帶傳送過程中的控制精度問題，基于考慮上節(jié)提到的配料系統(tǒng)現(xiàn)存的難點(diǎn)及影響系統(tǒng)控制的諸多因素，本設(shè)一計(jì)主要在配料環(huán)節(jié)中采用模糊PID控制，即綜合模糊控制技術(shù)和傳統(tǒng)PID控制。綜合以上的影響，物料瞬時(shí)流量的測(cè)量誤差會(huì)較大，再加上系統(tǒng)工作時(shí)工藝現(xiàn)場受其它外界的干擾，比如儀表附近的大功率變頻器、電磁波的干擾、電機(jī)的頻繁啟停等現(xiàn)場情況，都使系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確度和配料精度降低。比如物料在氣溫低或者濕度大時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊的情況，從而影響給料設(shè)備的給料，應(yīng)該采取一些保護(hù)措施。容量系數(shù)大，對(duì)象抵抗擾動(dòng)的能力強(qiáng)，被調(diào)量在受擾動(dòng)后變化慢，呈現(xiàn)較大慣性。目前各行業(yè)中使用的電子皮帶秤的生產(chǎn)廠家也比較多，一些廠家采用的是用基于單片機(jī)的PID調(diào)節(jié)，這樣的配料系統(tǒng)控制精度不高，可靠性也不高。 ，本結(jié)構(gòu)圖中有4個(gè)稱重單元，每個(gè)單元有料倉、給料電機(jī)、皮帶秤組成。當(dāng)物料多少不等、皮帶輕重不均勻和上下跳動(dòng)以及皮帶速度發(fā)生變化時(shí)，皮帶秤應(yīng)有較好的適應(yīng)能力。大大提高了系統(tǒng)的計(jì)量精度和配料速度。從而提高系統(tǒng)的統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和基本組成；配料皮帶秤的工作原理及總體控制方案；稱重傳感器和測(cè)速傳感器的選擇；電機(jī)調(diào)速方式的選擇等；然后，在第三章中闡述模糊PID的設(shè)計(jì)。摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子皮帶秤配料系統(tǒng)已在煤炭、化工、煙草、冶金、建材等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。通過系統(tǒng)分析結(jié)合配料系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)際工作情況，由模糊控制技術(shù)的理論，給出模糊控制結(jié)構(gòu)框圖。在很大程度上降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，最終提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。(3)由于傳送皮帶速度大多在1～2m/s左右，故皮帶秤必須具有較高的響應(yīng)速度。這是一種使用最為廣泛的皮帶秤配料系統(tǒng)，也是最簡單最基本的結(jié)構(gòu)形式。而一些大型廠家的皮帶秤配料系統(tǒng)則是基于PID調(diào)節(jié)器和WINDOWS平臺(tái)的。反之，容量系數(shù)小，被調(diào)量變化快，慣性??；調(diào)節(jié)對(duì)象的阻力或大或小，例如，物料在下料時(shí)會(huì)遇到倉壁或閥門等給它的阻力，所以阻力也是調(diào)節(jié)對(duì)象的一種結(jié)構(gòu)性質(zhì)；物料在運(yùn)送過程中有一定的傳送距離，從而有一定的傳遞時(shí)間，這也是控制的難點(diǎn)。保證物料不結(jié)塊、結(jié)球，粒度保持一致，水分適中，流動(dòng)性好。通常只是工作人員根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)人工給出粗略的PID參數(shù)。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是結(jié)合皮帶秤的現(xiàn)狀及實(shí)際工藝中遇到的難點(diǎn)問題給出自己的設(shè)計(jì)方案。為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，選用研華工控機(jī)作為上位機(jī)，內(nèi)裝四端口串行擴(kuò)展卡。皮帶秤配料系統(tǒng)工作原理及總體設(shè)計(jì)方案皮帶秤配料系統(tǒng)中配料皮帶秤作為在線測(cè)量的動(dòng)態(tài)稱量衡器，有著重要的作用，目前已廣泛用于冶金、煤炭、煙草、化工、建材等行業(yè)中，是集輸送、稱量、配料于一體的設(shè)備。為了防止料斗內(nèi)聚集和沉附物料，前后壁多做成圓弧連接，略帶斜角。另外，對(duì)給料設(shè)備的基本要求是：l)應(yīng)能保證一定的給料量，便于隨時(shí)調(diào)節(jié)其給料量；2)給料量的準(zhǔn)確度應(yīng)能滿足生產(chǎn)工藝的要求；3)應(yīng)滿足生產(chǎn)過程中其它工藝要求，如自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)控制等；4)給料設(shè)備應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作可靠、便于維護(hù)。所以皮帶秤的主要特點(diǎn)是連續(xù)、自動(dòng)地稱重。配料皮帶秤是裝有皮帶秤整個(gè)稱量裝置的皮帶輸送機(jī)，其中給料設(shè)備是調(diào)節(jié)物料多少的，按照給料設(shè)備調(diào)速方式的不同，配料皮帶秤有以下幾種工作方式：拖料式配料的皮帶秤指的是無專用的給料機(jī)，僅用皮帶機(jī)調(diào)速方式的配料皮帶秤。恒速式配料指的是給料機(jī)調(diào)速、皮帶機(jī)恒速方式的配料皮帶科。給料機(jī)調(diào)速是為了改變物料給料量，皮帶機(jī)調(diào)速是為了使皮帶上的物料負(fù)荷始終保持穩(wěn)定?？傊?，在實(shí)際當(dāng)中采用哪種配料方式，要視具體情況確定，要根據(jù)控制準(zhǔn)確度、系統(tǒng)可靠性、投資大小等方面的因素綜合考慮。稱重儀表通過RS485通訊接口與工控機(jī)進(jìn)行通訊。5)低壓開關(guān)柜低壓開關(guān)柜內(nèi)配置有開關(guān)、電壓表、電流表、斷路器、隔離變壓器等器件，為系統(tǒng)各部分和配煤系統(tǒng)動(dòng)力部分提供電源，同時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電源部分的線電流和相間電壓。當(dāng)達(dá)到設(shè)定累積產(chǎn)量時(shí)，按一定順序停止各給料設(shè)備。通過前邊皮帶秤工作原理的介紹，可見在電子配料過程中，重要參數(shù)瞬時(shí)流量和累積流量是與皮帶上的物料負(fù)荷q以及皮帶速度v有關(guān)的。目前主要有磁阻脈沖式、光電脈沖式兩類。若轉(zhuǎn)子及定子面齒數(shù)為z，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n(r/min)。但用于高轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)，因磁路磁滯影響，使線圈中感應(yīng)電壓太小而不易測(cè)量。反射光再經(jīng)透鏡形成平行光，并透過膜片后，由透鏡向光電元件聚焦。%或配料秤稱重精度要求高于177。只要皮帶運(yùn)行平穩(wěn)，張力均勻，就可以使用內(nèi)脈沖來代替實(shí)際測(cè)速信號(hào)?？傊C合考慮在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)遇到震動(dòng)、過載或者是物料物理特性等等諸多因素的影響。則稱重傳感器最大凈輸出信號(hào)為，每個(gè)檢定分度值輸出信號(hào)為，因?yàn)楹馄鞯拿總€(gè)檢定分度值輸出信號(hào)大于稱重儀表最高輸入靈敏度，所以該衡器相關(guān)部件的靈敏度選擇合適。S型稱重傳感器應(yīng)變輸出大、線性好。為保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式見式 ()式()中，n電機(jī)轉(zhuǎn)速；n1旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速；S轉(zhuǎn)差率；f定子電源頻率；PN極對(duì)數(shù)。(a)恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速由式 ()、()可知，當(dāng)某一異步電機(jī)調(diào)速時(shí)，若磁通φ增加，則勵(lì)磁電流會(huì)突增，會(huì)使得繞組過熱從而引發(fā)一些不良后果；若磁通φ減少，則輸出轉(zhuǎn)矩減小。變頻器在使用時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)：(l)為了延長變頻器的使用壽命，需要將數(shù)字開關(guān)信號(hào)接入控制輸入端口?，F(xiàn)場信號(hào)電纜應(yīng)盡量選擇屏蔽線或雙絞線，配線應(yīng)時(shí)注意動(dòng)力與控制、強(qiáng)電與弱電分別拉開間距。采用PID控制器來調(diào)節(jié)物料的瞬時(shí)流量往往需要在儀表中預(yù)置PID控制調(diào)節(jié)的3個(gè)參數(shù)KP，kI，kD，只有當(dāng)這3個(gè)參數(shù)選取適當(dāng)，PID控制的比例積分微分環(huán)節(jié)才能配合良好，使調(diào)節(jié)過程快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。在本設(shè)計(jì)中當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，料斗中的物料通過給料設(shè)備下放到配料皮帶上，物料經(jīng)過稱量段時(shí)，由稱重傳感器和測(cè)速傳感器將物料的重量與皮帶的速度值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過接線盒進(jìn)行匯總后送入稱重儀表，稱重儀表對(duì)采集到的重量和速度信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，最終轉(zhuǎn)化為物料的瞬時(shí)流