【正文】 Bang開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換， 。Fi系統(tǒng)的輸出。U模糊量的偏差與偏差變化率經(jīng)模糊控制規(guī)則、近似推理處理后，得到輸出控制的模糊量。e，c系統(tǒng)偏差與偏差變化率，是精確量，它們是模糊控制器的輸入。：圖中：Fgi系統(tǒng)的設(shè)定流量，是精確量。模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，通過(guò)模糊邏輯和近似推理的方法，將現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)形式化、模型化，變成計(jì)算機(jī)可以接受的控制模型，讓計(jì)算機(jī)來(lái)代替人進(jìn)行有效的控制。在本設(shè)計(jì)中，配料系統(tǒng)受許多因素的影響，比如說(shuō)傳感器的選擇、設(shè)備的安裝、物料的物理特性等等，當(dāng)有較大誤差，其動(dòng)態(tài)特性不理想，超調(diào)量也較大時(shí)，需要結(jié)合模糊控制的原理創(chuàng)建系統(tǒng)的模糊控制結(jié)構(gòu)及模型。當(dāng)被控過(guò)程十分復(fù)雜到難以想象時(shí)，建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型或不可能，或需要很高的代價(jià)，此時(shí)模糊控制就相當(dāng)具有吸引力和使用性。他是一類應(yīng)用模糊集合理論的控制方法。模糊控制模仿人的思維方式，計(jì)算控制量時(shí)并不需要參數(shù)的精確量，而是以參數(shù)的模糊信息為基礎(chǔ)，通過(guò)模糊推理得到控制量的模糊形式，然后再經(jīng)過(guò)反模糊化處理輸出具體的控制量。實(shí)際當(dāng)中一般采用簡(jiǎn)易工程整定法，但是需要將得到的參數(shù)值預(yù)先內(nèi)置入控制器中，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或參數(shù)發(fā)生變化時(shí)無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有一定的局限性。在PID控制系統(tǒng)中，為了使調(diào)節(jié)過(guò)程達(dá)到滿意的品質(zhì)，設(shè)置和調(diào)節(jié)合適的PID參數(shù)極其重要。就第i號(hào)給料倉(cāng)而言，有2個(gè)閉環(huán)和1個(gè)前饋，外環(huán)根據(jù)當(dāng)前的累積值和希望產(chǎn)量之差△P以及前饋環(huán)節(jié)的給料機(jī)當(dāng)前流量來(lái)修正內(nèi)環(huán)的給定值。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是由一臺(tái)控制機(jī)來(lái)控制多臺(tái)給料機(jī)，為了實(shí)現(xiàn)一定的配比，各給料機(jī)之間的工作又是相互聯(lián)系的，而且給定量要隨當(dāng)前的實(shí)際配比進(jìn)行修改，因此其控制結(jié)構(gòu)是較為復(fù)雜的。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(guò)給料設(shè)備下放到配料皮帶上，物料經(jīng)過(guò)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(guò)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)流量和累計(jì)量。模糊PID控制器將PID參數(shù)的整定經(jīng)驗(yàn)和專家知識(shí)進(jìn)行模糊化，運(yùn)用模糊原理將之變成計(jì)算機(jī)可以接受的控制模型，讓計(jì)算機(jī)來(lái)代替人進(jìn)行有效地控制，從而達(dá)到實(shí)時(shí)在線調(diào)整3個(gè)參數(shù)的目的。而且，系統(tǒng)也會(huì)隨外界環(huán)境的變化而不斷變化，這樣參數(shù)必須進(jìn)行重新調(diào)整，所以達(dá)不到最優(yōu)控制。而在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，皮帶秤配料系統(tǒng)會(huì)受到各種因素的影響，比如機(jī)械振動(dòng)、物料情況和參數(shù)改變等，而運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中系統(tǒng)無(wú)法隨著外界條件的變化而實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整PID3個(gè)參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)PID輸出，缺乏靈活性。采用PID控制器來(lái)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(guò)程快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。PID控制器其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好，使用中不需建立精確的系統(tǒng)模型，因此成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。在傳統(tǒng)的皮帶秤配料系統(tǒng)中，通常是通過(guò)控制儀表將設(shè)定的給定流量與實(shí)際的瞬時(shí)流量進(jìn)行減法運(yùn)算，得到偏差值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)或者是其它形式的控制模型的運(yùn)算，然后配料皮帶秤儀表根據(jù)運(yùn)算結(jié)果控制給料設(shè)備的給料量，從而維持瞬時(shí)流量的不變。另外還要有良好的接地系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)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(kāi)間距。一些現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)盡量采用高伏值開(kāi)關(guān)量信號(hào)，原來(lái)速度傳感器是采用微型步進(jìn)電機(jī)，其輸出為正弦波，伏值為3V左右，2030Hz頻率范圍，該信號(hào)傳輸距離長(zhǎng)，信號(hào)衰減大，最易受干擾，經(jīng)常疊加進(jìn)其他相近頻率的干擾信號(hào)，在儀表顯示上的表現(xiàn)是速度信號(hào)不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響到計(jì)量精度。因此，在本次設(shè)計(jì)中結(jié)合常用的經(jīng)驗(yàn)，采取了以下多種措施來(lái)盡量減小這些干擾。但是可以接入空氣斷路器，這樣在保護(hù)變頻器的同時(shí)切斷三相電源。變頻器在使用時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)：(l)為了延長(zhǎng)變頻器的使用壽命，需要將數(shù)字開(kāi)關(guān)信號(hào)接入控制輸入端口。變頻器的基本控制回路:同外部進(jìn)行信號(hào)交流的基本回路有模擬和數(shù)字兩種：①4～20mA模擬電流信號(hào)回路和1～5V域0～5V模擬電壓信號(hào)回路；②開(kāi)關(guān)信號(hào)回路，即變頻器的開(kāi)停指令、正反轉(zhuǎn)指令等(數(shù)字)。所以，變頻器工作于恒定轉(zhuǎn)矩狀態(tài)可以避免發(fā)生電機(jī)過(guò)電流或者過(guò)熱。因此，在一些長(zhǎng)時(shí)間有超大負(fù)載的工藝過(guò)程中，一般使用恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。(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(guò)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。電磁轉(zhuǎn)矩為：Mem=CmφI2scosΨ2s ()式()中，Cm與電動(dòng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)， I2s轉(zhuǎn)子相電流的有效值， Ψ2s轉(zhuǎn)子電流比轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)滯后的角度，在交流變頻器的控制下，異步電動(dòng)機(jī)在調(diào)速過(guò)程中有兩種工作狀態(tài)，一種是恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，磁通有如下關(guān)系式：式 ()中，U1定子相電壓的有效值N1定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)，F(xiàn)1定子頻率KN1定子每相繞組的繞組系數(shù)Φ氣隙磁通在變頻調(diào)速時(shí)，為了得到所需的電磁轉(zhuǎn)矩，使它的鐵磁材料得到充分利用，則應(yīng)盡可能地使氣隙磁通恒定為額定磁通。唯有改變頻率調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)較為理想的調(diào)速方法。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式見(jiàn)式 ()式()中，n電機(jī)轉(zhuǎn)速；n1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速；S轉(zhuǎn)差率；f定子電源頻率；PN極對(duì)數(shù)。交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)相比，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、成本低廉等許多優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是調(diào)速因難。在皮帶秤配料系統(tǒng)中，通過(guò)變頻器給電動(dòng)機(jī)提供可變電源來(lái)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，改變給料設(shè)備的給料速度，這是最簡(jiǎn)單方便、采用最多的調(diào)速控制方案，本設(shè)計(jì)中電源的電壓與頻率之比是按一定規(guī)律變化的。這樣可以使傳感器受溫度的影響程度降到最小。為保證信號(hào)傳輸穩(wěn)定。式()中，R傳感器的橋臂電阻；r導(dǎo)線電阻；U’加到傳感器上的橋壓；U稱重儀表輸出端的橋壓。因?yàn)榉Q重傳感器一般都采用四線式連結(jié)方法，在制造和測(cè)試時(shí)將電纜線的電阻與傳感器內(nèi)部的應(yīng)變計(jì)電阻和各種補(bǔ)償電阻一起進(jìn)行考慮，所以要改變電纜長(zhǎng)度時(shí)，導(dǎo)線電阻就會(huì)增加，電源就會(huì)不穩(wěn)定，最終給稱重帶來(lái)誤差。懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，便于制作加工，但對(duì)立的作用點(diǎn)較敏感，對(duì)于震動(dòng)大的場(chǎng)合，其輸出信號(hào)不穩(wěn)定。S型稱重傳感器應(yīng)變輸出大、線性好。(d)輪幅式：量程為0～50t，靈敏度為2mV/V，～%，用于組裝行車(chē)電子秤、電子汽車(chē)衡、電子料斗秤和電子軌道衡。(b)組合梁式：量程為0～2t，靈敏度為3mV/V，～%，常用于電子計(jì)價(jià)秤，小量程平臺(tái)秤，電子皮帶秤等。主要有以下幾種類型。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。對(duì)電子皮帶秤來(lái)講，也就是稱重傳感器所選用最大秤量值、靈敏度值、稱重儀表所選用的供橋電壓值、最高靈敏度值等等這些參數(shù)最終必須滿足整個(gè)系統(tǒng)的整體指標(biāo)要求。單位為毫伏/伏(mV/V)。同時(shí)，傳感器的材質(zhì)要選擇穩(wěn)定性強(qiáng)、抗沖擊、抗過(guò)載的鋼制材質(zhì)。總之，綜合考慮在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到震動(dòng)、過(guò)載或者是物料物理特性等等諸多因素的影響。的計(jì)算方法見(jiàn)式 ()式（）中，Ｆｉ－物料額定流量：L稱量段長(zhǎng)度。稱重傳感器的受力有物料的作用力，有傳感器自身的重量還有稱量范圍內(nèi)的皮帶重量。目前，稱重傳感器的精確度多為萬(wàn)分之幾。只要皮帶運(yùn)行平穩(wěn)，張力均勻，就可以使用內(nèi)脈沖來(lái)代替實(shí)際測(cè)速信號(hào)。打到外脈沖一端時(shí)，是由皮帶秤上的測(cè)速傳感器提供脈沖信號(hào)，當(dāng)打到內(nèi)脈沖時(shí)，由顯示儀表本機(jī)內(nèi)的信號(hào)脈沖源提供脈沖信號(hào)。%時(shí)，則可以考慮不用測(cè)速傳感器。反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)皮帶速度變化小于177。%或配料秤稱重精度要求高于177。%。對(duì)本身不調(diào)速的皮帶秤來(lái)說(shuō)，皮帶速度的變化量主要取決于供電電源頻率。對(duì)電脈沖計(jì)數(shù)，便可測(cè)得轉(zhuǎn)速，也可通過(guò)頻率電壓轉(zhuǎn)換器，將電脈沖轉(zhuǎn)變成電壓模擬量輸出。反射光再經(jīng)透鏡形成平行光，并透過(guò)膜片后，由透鏡向光電元件聚焦。反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器在被測(cè)軸數(shù)上用金屬箔或反射紙帶沿圓周方向均勻間隔貼成黑白的吸收反射面。圓盤(pán)上均勻地開(kāi)有狹縫或孔，在圓盤(pán)兩側(cè)裝有光源及光電接收元件。光電式測(cè)速傳感器有透射式及反射式兩種。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。因此，標(biāo)定既簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確。另外，采用脈沖頻率法測(cè)量轉(zhuǎn)速，可以用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行標(biāo)定。因此，對(duì)頻率計(jì)數(shù)，即每秒脈沖數(shù)，就代表轉(zhuǎn)速，即每分鐘旋轉(zhuǎn)數(shù)。若轉(zhuǎn)子及定子面齒數(shù)為z，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n(r/min)。當(dāng)定子和轉(zhuǎn)于齒頂相對(duì)時(shí)，磁阻最??；當(dāng)齒頂與齒槽底相對(duì)時(shí)，磁阻最大。轉(zhuǎn)軸外套有環(huán)形磁鋼和環(huán)形線圈，并由壓塊壓緊。以下主要介紹數(shù)字式測(cè)速傳感器。目前主要有磁阻脈沖式、光電脈沖式兩類。當(dāng)前常用的測(cè)速傳感器的的精度大多為千分之幾。所以對(duì)于傳感器的選擇就要慎重一些。所以傳感器的測(cè)量精度就顯得尤為重要。通過(guò)前邊皮帶秤工作原理的介紹，可見(jiàn)在電子配料過(guò)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?？刂破鞑捎媚：齈ID控制方式和傳統(tǒng)PID傳統(tǒng)方式相結(jié)合，當(dāng)偏差較大時(shí)采用模糊控制，當(dāng)偏差減小到較小范圍時(shí)采用傳統(tǒng)PID控制方式。就第i號(hào)給料倉(cāng)而言，有2個(gè)閉環(huán)和一個(gè)前饋，外環(huán)根據(jù)當(dāng)前的累積值和希望產(chǎn)量之差△P以及前饋環(huán)節(jié)的給料機(jī)當(dāng)前流量來(lái)修正內(nèi)環(huán)的給定值?；谝陨线@些因素考慮。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。系統(tǒng)工作時(shí)，工控機(jī)首先根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)先進(jìn)行各種值的初始化，其中包括各種物料的名稱、料斗編號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)流量、標(biāo)準(zhǔn)配比等，然后按照一定順序控制各給料設(shè)備。工控機(jī)另外留有一個(gè)RS485雙向通訊接口，以備用。7)工控機(jī)及監(jiān)控軟件工控機(jī)主機(jī)選用研華IPC610型14架裝式工業(yè)PC機(jī)箱，配置PCA6179L全長(zhǎng)CPU卡、512M內(nèi)存、80G硬盤(pán)、一個(gè)PCL746+四端口RS232/422/485通訊接口卡、2個(gè)pCI1720U型4通路隔離模擬量輸出卡(設(shè)置為4～20mA模擬量輸出)。5)低壓開(kāi)關(guān)柜低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)配置有開(kāi)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。其中PLC通過(guò)RS232通訊接口與工控機(jī)進(jìn)行通訊。指示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。用于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)的運(yùn)行。稱重儀表通過(guò)RS485通訊接口與工控機(jī)進(jìn)行通訊。2)儀表控制柜儀表控制柜由4臺(tái)稱重儀表組成。l)配料電子皮帶秤配料電子皮帶秤具有運(yùn)輸和計(jì)量?jī)煞N功能，對(duì)經(jīng)過(guò)皮帶的物料進(jìn)行自動(dòng)地連續(xù)地稱量和累積。該設(shè)計(jì)的配料系統(tǒng)是由4臺(tái)皮帶秤組成。總之，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。雙調(diào)速式配料方式缺點(diǎn)是：系統(tǒng)構(gòu)成較為復(fù)雜，有兩臺(tái)設(shè)備需要調(diào)速，投資最高。兩臺(tái)變頻器調(diào)速多用了一臺(tái)變頻器，投資雖然增加了一點(diǎn)，但調(diào)整更加靈活，適應(yīng)物料量設(shè)定的變化范圍更大，目前絕大多數(shù)應(yīng)用都采用兩臺(tái)變頻器分別帶動(dòng)給料機(jī)與皮帶機(jī)電機(jī)的調(diào)速方式。二是由兩臺(tái)變頻器分別帶動(dòng)給料機(jī)與皮帶機(jī)的電機(jī)。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。所以對(duì)于配料控制精度要求不高，流量設(shè)定值變化范圍小的物料系統(tǒng)適用恒速式配料方式。2)計(jì)量準(zhǔn)確度高，可靠性好，應(yīng)用范圍較廣。早期的配料皮帶秤采用這種方式的較多。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。拖料式配料方式缺點(diǎn)：1)是進(jìn)料倉(cāng)直接在皮帶秤的皮帶機(jī)上，入料時(shí)對(duì)皮帶的張力大；2)沒(méi)有專用的給料機(jī)，所以調(diào)零、更換皮帶較難操作；3)對(duì)于干粉狀和粘性較大的物料不適用。拖料式配料方式優(yōu)點(diǎn)：1)無(wú)專有給料機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資省；2)節(jié)省電能消耗；3)皮帶上的物料負(fù)荷不隨物料量的多少而變，對(duì)物料稱量精確度和控制精確度的提高有好處。配料皮帶秤直接安裝在進(jìn)料斗的下方，以拖料的方式從進(jìn)料斗中拖出物料。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(wú)專用的給料機(jī)，僅用皮帶機(jī)調(diào)速方式的配料皮帶秤。所以在T時(shí)間間隔的累積流量可用以下積分式()表示：WT時(shí)間間隔的物料累積量kg或t；T物料通過(guò)秤的時(shí)間S或h；q(t)皮帶單位長(zhǎng)度上的物料重量kg/m；V(t)物料在皮帶上的運(yùn)行速度m/s。電子皮帶秤輸送物料時(shí)，物料的