【正文】 1 INTRODUCTION ................................................................................. 1 Foreword ......................................................................................................... 1 The significance of the belt batching system................................................... 1 The development of the belt batching system in the world ............................. 3 The development trend of the batching system ............................................... 4 CHAPTER 2 The design of the automatic batching system ........................................ 6 The choice of controlled DC source for the system ........................................ 6 Program parison of the controlled DC source ................................ 6 The decision of the program.................................................................. 8 DC speed conrol system39。能否準確配料已經(jīng)成為影響人們生產(chǎn)生活的一個重要因素，但是我國現(xiàn)有的這方面的產(chǎn)品少且設備功能不齊全 、精度不高、工作不穩(wěn)定 。在建材行業(yè)，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用 配料系統(tǒng) 對其進行定量配比。因此，配料精度的高低和配料速度的快慢制約著整個生產(chǎn)的產(chǎn)品質量和產(chǎn)量，因此應對配料過程的質量和產(chǎn)量控制給予足夠重視。 綜上所述，我們可以看到配料自動控制系統(tǒng)的研究設計對我國經(jīng)濟發(fā)展有著很重要的意義，精確的配料技術不僅可以擴大生產(chǎn)量，還可以是生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有很高的質量和性能，經(jīng)得起市場的考驗，使我們的產(chǎn)品在世界經(jīng)濟 市場上更具有競爭力。第二次世界大戰(zhàn)之后，隨著傳感器技術、電子技術的迅猛發(fā)展， 配料系統(tǒng) 的發(fā)展也是突飛猛進。而第三、四階段的 配料系統(tǒng) 控制器集合了微機技術、現(xiàn)代計量技術、通訊技術、網(wǎng)絡技術、工業(yè)控制等技術，不僅增強了計量的準確性，而且對其在計量過程中出現(xiàn)的問題 能夠實時監(jiān)測和控制，同時，儀表的顯示、報警、調(diào)零等功能的自動控制也越來越完善。在生產(chǎn)任務繁重的時候，要求系統(tǒng)能夠加快生產(chǎn)速度，集中控制電機的啟動、瀏覽生產(chǎn)工業(yè)流程圖、作出事故報警響應、調(diào)節(jié)電機運行速度等功能，實現(xiàn)所需功能的集中控制，這 5 就要求系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠程控制功能，并且實時對現(xiàn)場設備進行監(jiān)控。 旋轉變流機組是至少要包含兩臺與調(diào)速電機容量相當?shù)男D電機，還需要一臺勵磁發(fā)電機，設備多，體積龐大，費用高，不便于維護，運行噪聲大。把該電路應用于本設計，能實現(xiàn)電動機連續(xù)、平滑地轉速調(diào)節(jié)、電動機不可逆運行等技術要求。直到進入上世紀 80 年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展， PWM 控制技術才真正得到應用。利用旋轉編碼器測得電機速度，同時利用霍爾式電流傳感器取得到電流信號并將其轉化為合適的電壓信號，把電壓信號輸入給 A/D 轉換芯片再送 給給單片機，在內(nèi)部通過軟件編程進行運算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實現(xiàn)電機的自動調(diào)速控制。 脈寬調(diào)制器和 PWM 變換器的傳遞函數(shù)可近似看成 1)( ?? S sS TKsW （ 22） 式中 UcUK ds ?為脈寬調(diào)制器和 PWM 變換器的放大系數(shù)； dU 為 PWM 變換器的輸出電壓； CU 為脈寬調(diào)制器的控制電壓； Ts 為 PWM 裝置的延遲時間 配料系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)方案 在本次設計中，電機調(diào)速系統(tǒng)采取閉環(huán)控制系統(tǒng)，有兩種方案可供選擇：單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 圖 21 為轉速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的原理圖 [7]。 ACR 的作用 （ 1）對電網(wǎng)電壓波動起及時抗擾作用。 系統(tǒng)采用高分辨率數(shù)字觸發(fā)器和高精度數(shù)字測速裝置。傳輸速度由測量秤所測得的重量值所確定，以實現(xiàn)讓測量秤上的物料重量保持在一定范圍內(nèi)。 直流電機相關參數(shù)的計算 電樞電阻 aR 一個經(jīng)驗公式，其中認為在額定負載下，電樞銅損占電動 機總損耗的 21 ～32 ，由于是 Z232 型號的直流電動機銅損占總損耗的比例較高，故取 32 ， 電樞電阻計算公式為 ???????? ??232 N NNNa IPIUR （ 23） 15 代入數(shù)據(jù) NU =220V， NI =， NP = 計算可得 aR =? 所以電樞電阻為 ? 。按二階最佳系統(tǒng)效正，在一般情況下，希望超調(diào)量 i? 5%時，查表得阻尼比ζ =， iT? iK =， 18 因此 50 /I iKsT???， 于是電流調(diào)節(jié)器 ACR 的比例系數(shù) 為 2 ?? ?isli TK RTK ? 電流環(huán)截止頻率 50 /ci IKs? ?? （ 1） 晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件： 13ci sT? ?，現(xiàn)在 1 /3 s sT ? ci? , 滿足近似條件。 20 IdL( s )n ( s )1 / 223。本次設計是將重量信號通過傳感器轉化為電信號，然后通過單片機實現(xiàn)對物體重量的自動檢測，并顯示在 LED 屏幕上。缺點是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復雜等。 直流電橋的特點是信號不會受各元件和導線的分布電感及電容的影響，抗干擾能力強，但因機械應變的輸出信號小，要求用高增益和高穩(wěn)定性的放 大器放 大。 壓力傳感器輸出的電壓信號為毫伏級，其中伴隨著一些高頻干擾，低頻 25 噪聲等。 在預定的頻帶寬度內(nèi)有穩(wěn)定準確的增益、良好的線性，輸入漂移和噪聲應足夠小以保證要求的信噪比。此外， AD620 功耗較低 (最大電源電流僅 mA)、較高精度 (最大非線性度 40 ppm)、低失調(diào)電壓 (最 50V)和低失調(diào)漂移 (最大 176。它由一個 8路模 擬開關、一個地址鎖存譯碼器、一個 A/D 轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。 單片機與 ADC0809 的接口電路圖如圖 33。邏輯數(shù)據(jù)信號由 AT89C52 的數(shù)據(jù)口 P0發(fā)出直接接到 ADC0809的 8根數(shù)據(jù)線上， ADC0809 的地址輸入線 A、 B、 C 分別由單片機的 、 、 27 三個端口控制，經(jīng)譯碼后可選通 IN0～ IN7 八個通道中的任意一個進行AD 轉換，用于控制 AD0809 模擬信號輸入通道。 26 RdRaRcRb1KR18Res Bridge+12V12VRG1IN2+IN3VS4REF5OUT6+VS7+RG8U17AD620AN100pFC9100pFC11GNDGND1KR19RPot+5V5VD16IN4773AGNDGNDR171KR201KC10200uF/25VC12200uF/25VADC0809 的 IN0 端口 圖 32 濾波電路及放大電路 電阻 R1 R20 和電容 C C C1 C12 用于濾除前級的噪聲， C C11為普通小電容，可以濾 除高頻干擾， C C12 為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。 本系統(tǒng)采用 AD620 芯片對檢測到的重量信號進行放大，此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。式（ 32）稱平衡條件。同時，這種傳感器能實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中廣泛被采用。是目前應用在測量力、加速度、質量等參數(shù)最廣泛的應用傳感器之一。 （ 3）轉速超調(diào)量的核算 當 h=5 時，查表得△ ％.281C/C bm ax ? ％％％ 5 0 00 . 1 3 6. 3 512.)% ) ((2%)(% *m a x*m a x???????????????? ?mnNbbbn TTnnzCCnnCC ?? 能滿足設計要求。 用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代替原來的電流環(huán)節(jié)后，把轉速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成 ?)(* sUn ，再把時間常數(shù)為iK1和 onT 的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為 nT? 的慣性環(huán)節(jié)，其中 nT? = iK1 + onT （ 212） 轉速環(huán)的結構框圖簡化為圖 23 中的 b 圖。設計時 可按典型 I 型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。轉動慣量為 J= 。 對單片機進行編程，通過 8279 芯片實現(xiàn)轉速、重量的 LED 數(shù)碼管顯示。如果故障消失，系統(tǒng)能夠自動恢復正常。 為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，兩個調(diào)節(jié)器都采用 PI 調(diào)節(jié)器，則有 iA CR ii1() sW s K s?? ?? nA S R nn1() sW s K s? ? ?? 為了引出電流反饋，在電動機的動態(tài)框圖中必須把電樞電流 Id 顯露出來。為了提高生產(chǎn)率，要求盡量縮短起動、制動、反轉過渡過程的時間，最好的辦法是在過渡過程中始終保持電流（即動態(tài)轉矩）為允許的最大值，使系統(tǒng)盡最大可能加速起動，達到穩(wěn)態(tài)轉速后，又讓電流立即降低，進入轉矩與負載相平衡的穩(wěn)態(tài)運行。 PWM 變換器控制方案選擇 采樣控制理論中有一個重要結論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同 .PWM 控制技術就是以該結論為理論基礎，對半導體開 關器件的導通和關斷進行控制 ,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形 .按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率 [5]。由于當今科學技術的發(fā)展已經(jīng)沒有了學科之間的界限，結合現(xiàn)代控制理論思想或實現(xiàn)無諧振軟開關技術將會成為 PWM 控制技術發(fā)展的主要方向之一。沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。 通過調(diào)節(jié)閥裝置的控制電壓 cU 來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變平均整流電壓 dU ，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。 第三，現(xiàn)代的工業(yè)自動化雖然給我們的生產(chǎn)生 活帶來了極大的便利，但與此同時對環(huán)境也產(chǎn)生了不良影響，我們需要在生產(chǎn)過程中采用一些手段使得我們的生產(chǎn)更環(huán)保、更節(jié)能，認真貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 新中國成立后，政府高度重視科學技術的發(fā)展。 第三、第四階段是 20 世紀七十年代末的微機智能化的 配料系統(tǒng) 。其中，連續(xù)累計自動衡器是無需對質量細分就可對皮帶上散裝物料進行連續(xù)稱量的自動衡器。而且， 中國地大物博、資源豐富，各項工業(yè)生產(chǎn)正在以不可阻擋的勢頭向前發(fā)展。在很多生產(chǎn)工藝過程中，人們除了要求衡器能準確地進行稱量，滿足產(chǎn)品質量的需要外，還要求稱重過程能大幅度提高生產(chǎn)效率。 配料系統(tǒng) 的使用可以提高各個部門的自動化水平和各個生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性，降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率 和產(chǎn)品質量，從而擴大公司的效益 。傳統(tǒng)的 手動控制物料配比 不僅 會導致配料 誤差大，而且 配料控制過程持續(xù)的 時間長 ，耗費的人力資源比較大 。 系統(tǒng)中使用了光電碼盤對直流電機的轉速進行測量，用電流互感器對直流電機的電流進行檢測，經(jīng)過濾波電路后，將測量值送到 A/D 轉換器，并且最終作為反饋值輸入到單片機進行 PI 運算，從而實現(xiàn)了對直流電機速度和電流的控制。然后根據(jù) 配料系統(tǒng) 流量控制的設計要求，設計了以AT89C52 單片機為主控芯片的 配料系統(tǒng) 控制器。s PWM circuit design............................................... 8 The selection of the PWM converter program ...................................... 9 The mathematical model of the PWM converter.............................. 10 The program of the closed loop