【導(dǎo)讀】化，智能化等方面有長足的進(jìn)步，稱重裝置的研究與開發(fā)也進(jìn)入了一個段。動稱重系統(tǒng)，提高動態(tài)稱重的準(zhǔn)確度，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能是發(fā)展的重點(diǎn)。展我國的衡器產(chǎn)業(yè)具有重要意義。秤迅速全面地取代了機(jī)械式皮帶秤。但機(jī)械式皮帶秤在其長達(dá)六十年左右的發(fā)展過程中

　　

【正文】 7 協(xié)議，這里我們通過 MPI通訊。 （ 3）在 Wincc 通訊連接參數(shù)設(shè) 選擇 MPI通訊協(xié)議并按右鍵選擇“ System parameter”進(jìn)入系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面 （ 4） 在 WINCC 上建立通訊連接 選擇 MPI 通訊驅(qū)動并按右鍵選擇 “New driver connection” 建立一個連接，如果連接多個 CPU，每連接一個 CPU 就需要建立一個連接，所能連接的 CPU的數(shù)量與上位機(jī)所用網(wǎng)卡有關(guān)，例如 CP5611 所能支持的最大連接數(shù)是 8 個，網(wǎng)卡的連接數(shù)可以在手冊中查找。這里需要修改每個連接的屬性，如選擇 CPU 的站地址和槽號等， 連接 S7300 CPU 時槽號都是 2，連接 S7400 CPU 時，槽號應(yīng)參照 STEP7 硬件組態(tài)中的槽號，所有這些工作完成之后通訊就可直接以建立起來。 （ 5） 通訊診斷 如果此時通訊 有問題，應(yīng)檢查網(wǎng)卡是否安裝正確，通訊電纜和接頭是否接觸良好，組態(tài)參數(shù)是否正確等，如果使用 CP5511， CP5611 或 CP5613 通訊卡，診斷起來就比較簡單，在 PC 機(jī)的控制面板 PG/PC 接口中，利用這些 CP 自身的診斷功能讀就能出 MPI 網(wǎng)絡(luò)上所以站地址 ， 如果 CP5611 的站地址是 0， CPU 的 MPI 的站地址是 4，其診斷結(jié)果是 0，4 站被讀出來，這樣就可以判斷連接電纜和插頭是否接觸良好，若網(wǎng)卡及站地址都沒有錯誤，則 WINCC 的組態(tài)參數(shù)肯定有問題，須對此做進(jìn)一步檢查。如果用戶通訊使用的是PC adapter 而不是上面提 到的專用通訊卡，則問題的診斷就比較麻煩 。 皮帶秤 配料系統(tǒng)中工控機(jī)的選型與配置設(shè)計(jì) （ 1）目前國內(nèi)市場上的 IPC 主要品種及其評價(jià)如下： ① 臺灣研華的 IPC610 系列機(jī)型： 世界三大工控機(jī)廠商之一，在中國大陸及臺灣市場均有較高的市場占有率，同時也是 PCbased 控制器的全球領(lǐng)袖廠商，產(chǎn)品品種廣泛，市場定價(jià)適合中國國情。 ② 其他臺灣工控機(jī)廠商： 主要有威達(dá)、艾訊、磐儀、大眾、博文等，產(chǎn)品富有特色，市場定位也較研華低。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 22 頁 共 42 頁 ③ 國內(nèi)老牌工控機(jī)廠商： 主要有康拓、華控、同維、華遠(yuǎn)等，機(jī)型及性能略顯落后，市場 定位低。 ④ 國內(nèi)新興工控廠商： 主要有深圳研祥、艾雷斯、北京華北等，是主流機(jī)型的市場追隨廠商，發(fā)展較迅速，產(chǎn)品市場定位低。 ⑤ 其他國外品牌： 主要有美國 ICS、德國西門子、日本康泰克等、產(chǎn)品可靠性好、市場定位高。 （ 2）一般用戶對工控機(jī)的選配： ① 機(jī)箱： 研華 IPC610P 機(jī)箱或同等（研發(fā) ACS2410 或研祥 IPC810 等）， AT250W 電源，常配 PCA6114 P4 底板，也可配 PCA6114P4R 底板（研發(fā) ACA1014P4R 或研祥IPC6114P4R） ,4 個 PCI 槽位于機(jī)箱風(fēng)扇同側(cè)，利于 插接 PCI 接口的 Moxa 卡和網(wǎng)卡、顯卡、 modem 卡等。 ② CPU 卡（主板） 研華 PCA6179V(集成 8M 顯存 ,Socket370 PIII 全長卡，最高支持 PIII1GMhz)主板或同類廠商同規(guī)格主板。 ③ CPU Intel PIII 系列，要求 CPU外頻為 133Mhz,可以是 PIII733,800,866,933,1G 等。 ④ 內(nèi)存 常用 128M SDRAM,可選用常規(guī) HY128M SDRAM(PC100)或高檔 Kingmax128M SDRAM(PC133)。 ⑤ 硬盤 常用金鉆 20G(7200R)，也可根據(jù)需要選擇。 ⑥ 顯卡 常配 PCI4M , 若顯示要求高時也可選配 PCI8M,16M 顯卡。 ⑦ 軟驅(qū)、光驅(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器可任選。 ⑧ 功能卡 Ⅰ Moxa 卡 實(shí)現(xiàn)串口通訊， RS232 方式為近距離通訊（理論 15 米）， RS422/485 方式可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊（ 不加中繼）， PCI/ISA 總線接口，可選 4/8 端口。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 23 頁 共 42 頁 Ⅱ 網(wǎng)卡 建立 Windows NT 下的局域網(wǎng)或 Windows98 對等網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送或共享。 Ⅲ modem 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送的需要，可選。 本系統(tǒng)上位機(jī) 選擇臺灣研華工 控機(jī) IPC610H。 其外型如圖 圖 12 研華工控機(jī) IPC610H 硬件配置 :Intel P4\處理器主頻（ MHz） :2800MHZ\配置內(nèi)存容量（ MB） :512M\硬盤容量（ GB） :120G\顯示器類型 :CRT\顯示器尺寸（英寸） :17” \其他配置 :光驅(qū)軟驅(qū)鍵盤鼠標(biāo) USB 100M 網(wǎng)卡。 IPC610H 是 4U 高 14 槽機(jī)架安裝工業(yè)電腦機(jī)箱，專為任務(wù)關(guān)鍵應(yīng)用而設(shè)計(jì)。此機(jī)箱包括一個通用 14 槽無源底板、帶 PFC（功率因數(shù)補(bǔ)償）電源的高效 300 W ATX 和易于維護(hù)的 雙冷卻風(fēng)扇。機(jī)箱前面板上的系統(tǒng)狀態(tài) LED 指示燈可顯示電源、硬盤和系統(tǒng)電壓的運(yùn)行情況。帶有兩個高 CFM 風(fēng)扇的先進(jìn)冷卻系統(tǒng)能夠提供充足的氣流來冷卻系統(tǒng)的主要部件。前端接線的 USB 和 PS/2 鍵盤 I/O 接口可以連接各種外部設(shè)備，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、備份和輸入。靈活的機(jī)械設(shè)計(jì)支持單 PS/2 電源或冗余電源（通過更換電源托架）。所有這些特點(diǎn)使 IPC610H 成為性價(jià)比最佳和總價(jià)最優(yōu)的選擇。 PIII 配置： IPC610H/PCA6003V/PIII1G/SD128M/52XCD/+M PIV 配置： IPC610H/PCA6006LV/+M 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 24 頁 共 42 頁 5 皮帶秤 配料系統(tǒng)中的 傳感器和變頻器的設(shè)計(jì)與選型 傳感器 傳感器的基本知識 信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件，作為 系統(tǒng)中的一個結(jié)構(gòu)組成，其重要性變得越來越明顯。 最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會（ IEC）的定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號”。傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關(guān)口。 （ 1）傳感器的工作原理 進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的 。在某些情況下，這些電路的一部分是和傳感器部件直接相鄰的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。 （ 2）傳感器的分類 德國和俄羅斯學(xué)者認(rèn)為傳感器應(yīng)是由二部分組成的，即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解，傳感器還包含了信號成形器的電路部分。 傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類傳感器：有源的和無源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵源；無源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能。 按照 其用途，傳感器可分類為： 壓力敏和力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅? 能耗傳感器 速度傳感器 熱敏傳感器 加速度傳感器 射線輻射傳感器 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 25 頁 共 42 頁 振動傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等。 各種物理效應(yīng)和工作機(jī)理被用于制作不同功能的傳感器。傳感器可以直接接觸被測量對象，也可以不接觸。 常將傳感器的功能與人類 5 大感覺器官相比擬： 光敏傳感器 —— 視覺 聲敏傳感器 —— 聽覺 氣敏傳感器 —— 嗅覺 化學(xué)傳感器 —— 壓敏、溫敏、流體傳感器 —— 觸覺 根據(jù)傳感器工作原理，還可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類。物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 以其輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器 分為： 模擬傳感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。 數(shù)字傳感器 —— 將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號 (包括直接和間接轉(zhuǎn)換 )。 開關(guān)傳感器 —— 當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號 [5,6,7]。 稱重傳感器 （ 1） 稱重傳感器的介紹 稱重傳感器是皮帶秤力與電轉(zhuǎn)換的核心部件，稱重傳感器按變換原理分類。主要有：電阻應(yīng)變片式、差動變壓器式、電容式、壓磁式、壓電式等，其中，電阻應(yīng)變片式稱重傳感器有以下主要優(yōu)點(diǎn)： ①結(jié)構(gòu)簡單、體積小、密封性好 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 26 頁 共 42 頁 ②線性度和重復(fù)性好 ③頻率響應(yīng)快，能進(jìn)行動態(tài)稱重 ④長期穩(wěn)定性好，工作可靠 ⑤和稱重秤架聯(lián)接簡單、方便 ⑥綜合誤差小。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻 值將發(fā)生變化（增大或減小），實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻的相對變化與應(yīng)變成正比，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為便于利用的電信號（電壓或電流），電橋測量電路是進(jìn)行這種變換的常用方法，從而完成了將外力變換為電信號的過程。因此可以通過對電阻的測量來測量壓力。 如圖所示直流電橋測量電路原理： 圖 13 稱重傳感器的原理 在我們的 皮帶秤 配料自動控制系統(tǒng)中，由于稱重傳感器輸出信號非常小，容易受大環(huán)境溫度的影響。為了保證稱重傳感器的精度，我們的稱重傳感器不僅需要電壓的驅(qū)動而且要加上一個電源 驅(qū)動電路，以保證稱重傳感器的信號的準(zhǔn)確。 （ 2）稱重傳感器的選用原則 稱重傳感器最大稱量的選用原則： ① 安全系數(shù) 安全系數(shù)的確定必須注意承載器的自重、最大稱量、稱重傳感器的靈敏度和過載能力等指標(biāo)。 Ⅰ、 承載器的自重值 這個值是計(jì)算稱重傳感器最大稱量的依據(jù)之一。對于一般衡器來講，在計(jì)算稱重傳感器最大稱量值時可以不考慮承載器的自重值，因?yàn)槠湔己馄骺傒敵鲂盘柫康囊恍〔亢颖?聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 第 27 頁 共 42 頁 分，平均到每個傳感器上就更少了。例如，一臺 80噸的地磅，用 8 只最大稱量為 30噸的傳感器，自重為 18 噸，負(fù)載量最大的稱重傳感器也只有 3 噸自重，而滿載時 負(fù)荷最大的達(dá)到 噸。 但對于一些特殊衡器，稱重量占總輸出信號的一小部分時就不得不考慮承載器自重值。 Ⅱ、 沖擊載荷 在一些自動衡器和專用衡器設(shè)計(jì)時，在選擇稱重傳感器時必須注意在稱量過程中，被稱車輛或物料對承載器的沖擊作用。 Ⅲ、 稱重傳感器的靈敏度 目前常用的稱重傳感器當(dāng)中，柱式結(jié)構(gòu)的靈敏度通常為 1 mV/V，橋式結(jié)構(gòu)、懸臂梁結(jié)構(gòu)、平行梁結(jié)構(gòu)的靈敏度通常為 2 mV/V，另有一小部分懸臂梁結(jié)構(gòu)、 S型結(jié)構(gòu)的靈敏度通常為 3 mV/V。在選用時必須注意到，靈敏度為 1 mV/V 的稱重傳感器其安全過載能力一般是最大稱 量的 200％，極限過載能力一般大于最大稱量的 500％；靈敏度為 2 mV/V 的稱重傳感器其安全過載能力一般是最大稱量的 150％，極限過載能力一般大于最大稱量的 300％。 ② 衡器的靈敏度 一臺衡器能否正常工作，必須考慮這個系統(tǒng)中各個部件的技術(shù)參數(shù)能否匹配，對衡器來講，也就是稱重傳感器所選用最大稱量、靈敏度值；稱重儀表所選用的供橋電壓值、最高靈敏度值等。而且這些參數(shù)最終必須滿足這個系統(tǒng)的整體指標(biāo)。衡器的每個檢定分度值輸出信號大于稱重儀表最高輸入靈敏度時，衡器能夠正常工作。 ③稱重傳感器準(zhǔn)確度的選用原則： 對于一 臺衡器來講，選用的稱重傳感器的準(zhǔn)確度越高越好，但也有兩個前提條件：一是能采購得到，二是采購價(jià)格能夠承受。 稱重傳感器準(zhǔn)確度是由許多指標(biāo)構(gòu)成的，當(dāng)最終確定一只傳感器為某一個準(zhǔn)確度等級時，是按許多測試結(jié)果中最大的誤差值，作為此傳感器的準(zhǔn)確度等級的依據(jù)，而其他測試項(xiàng)目的誤差可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于該等級的值。因而要根據(jù)實(shí)際要求，細(xì)分準(zhǔn)確度指標(biāo)，挑選合適的傳感器。 稱重傳感器結(jié)構(gòu)的選用原則： ① 安裝方便 河北 聯(lián)合 大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文