基于plc控制皮帶秤的畢業(yè)設(shè)計-在線瀏覽
2025-01-26 00:24本頁面
【正文】 具有漫長發(fā)展歷史的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和重要的基礎(chǔ)行業(yè)。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計 ， 我國共向世界六大洲160 多 個國家和地區(qū)出口衡器和天平，可以說是稱重傳感器生產(chǎn)大國，但總體質(zhì)量水平與國際同類產(chǎn)品相比還有較大差距。 電子皮帶秤是一種動態(tài)控制型衡器，它利用皮帶運轉(zhuǎn) ， 將皮帶上運載的物料進行稱重、累計，并能根據(jù)設(shè)定流量的要求調(diào)整皮帶速度，以使物料流量達到設(shè)定流量，顯示或打印計量。 感器 6.顯示器 6 4 接線盒 5 3 2 1 4 圖 1 電子皮帶秤結(jié)構(gòu)圖 皮帶秤是對散狀物料自動連續(xù)、累計稱量的計量器具。 設(shè)對皮帶秤速度的測試時間間隔為 1 秒，即每隔 1 秒計算一次速度值，單位為 /ms；對重量的測試為 50 次 /秒， 單位為 /kgm ； 重量乘以速度 ， 乘以 3600，再乘以 50，就得到 秒時間間隔內(nèi)的瞬時流量，單位為 /kgh 。 電子皮帶秤的 皮帶下面有一個壓力傳感器，把信號 經(jīng)過放大器， A/D 轉(zhuǎn)換器 傳給 plc，通過 plc 處理后 進行調(diào)節(jié) ，有瞬時流量和累積流量 ， 皮帶機的電機是個變頻電機，可通過變頻來 調(diào)節(jié) 送料速度 ， 以使物料流量達到設(shè)定流量 。為了測得運動的輸送帶上單位長度的瞬時流量，某一段距離的物料重量，或一段時間和一段距離的累積重量。 5 圖 2 皮帶秤系統(tǒng)構(gòu)圖 輸送帶輸送物料時，主控機連續(xù)測量輸送帶上每單位長度的載荷值 ( / )qkg m 并與皮帶在同一時刻的速度 ( / )vms 相乘，測得結(jié)果為物料的瞬時流量 ( / )q v kg s? 。 0 ( ) ( )Tw q t v t dt?? （ 12） 式中 : w 一 T 時間間隔的物料累計量 kg 或 t 。 首先，物料下落到輸送帶 A 輪和 B 輪之間的位置上，經(jīng)過 B 輪位置時已達到穩(wěn)定的速度開始進入稱重區(qū)域。 當(dāng)被稱物料通過輸送帶輸送部分到達固定輪 B 位置以后，物料開始在重力作用下通過輸送帶秤架對傳感器 的受力部位作用，使稱重傳感器內(nèi)部的彈性體產(chǎn)生形變，貼附于彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變計將變形轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮枳兓?，惠斯頓橋路失去平衡，輸出與所受力的數(shù)值成比例的電信號，經(jīng)線性放大器將信號放大，得到可以直接通過數(shù)據(jù)采集卡采集的電壓信號，經(jīng)采集卡中的 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以后輸入到計算機中，進行數(shù)據(jù)處理和分析。 3 系統(tǒng)的硬件 系統(tǒng) 的 主控制器 S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此 S7200 系列具有極高的性能 /價格比。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng) ?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴展至 248 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID控制器。I/O 端子 排可很容易地整體拆卸。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。這一定義包含了以下幾方面的意思 :傳感器是測量裝置，即完成檢測任務(wù) 。它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量 。目前對傳感器的定義，普遍認為是非電物理量到電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測的非電物理量 (如力、重量、力矩、溫度、流量、角度、聲響、轉(zhuǎn)速等 )，轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的、易于精確處理的電量或電參量 (如電流、電壓、電阻、頻率等 )輸出的一種測量裝置。 稱重傳感器被稱為電子衡器中的心臟部 件，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，由稱重傳感器制作的電子衡器也已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，實現(xiàn)了對物料的快速、準確的稱量。目前，稱重傳感器幾乎運用到了所有的稱重領(lǐng)域。稱重傳感器按其工作原理可分為電阻應(yīng)變式、壓阻式、壓磁式、壓電式等。這種由于應(yīng)力作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”。壓阻式稱重傳感器有兩種類型 :半導(dǎo)體應(yīng)變式稱重傳感器、擴散型壓阻式稱重傳感器口 51。與金屬應(yīng)變片相比，它的優(yōu)點是體積小而靈敏度高 ，同樣也存在敏感柵易于損壞的問題。單晶硅各向異性，因此必須根據(jù)傳感器受力變形情況來加工制作擴散硅敏感電阻模片，不易保證精度。 3)壓電式稱重傳感器一些離子型電介質(zhì)沿一定方向受到外力作用而變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，在表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉以后，又重新回到不帶電狀態(tài)。反 之，稱為“逆壓電效應(yīng)”。壓電式稱重傳感器的基本原理是利用壓電材料的壓電效應(yīng)做成的。 4)電阻應(yīng)變式電阻應(yīng)變式稱重傳感器由電阻應(yīng)變計和金屬彈性梁兩個主要器件組成。由于電阻 8 變化很小，必須用靈 敏度較高的惠斯頓橋式測量電路來測量。 稱重傳感器的選擇 動態(tài)稱重系統(tǒng)上使用的稱重傳感器應(yīng)有下述特性 : 1） 好的抗側(cè)向力及抗偏載能力。 2） 拆裝、更換方便。 3） 在沖擊、振動載荷下，應(yīng)有良好的長期穩(wěn)定性。 5） 具有良好的密封性，以防 止潮氣、粉塵進入 [9]。 本設(shè)計選用電阻應(yīng)變式稱重傳感器，它被廣泛的應(yīng)用在各領(lǐng)域，電阻應(yīng)變式稱重傳感器獲取力值數(shù)據(jù)具有轉(zhuǎn)換元件體積小，反應(yīng)快，失真小，測力范圍寬（從幾克到幾千噸）以及效率高，使用簡便，可遠距離傳遞信號和與計算機配套使用等優(yōu)點 。 1） 利用拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力的稱重傳感器， 即 柱式稱重傳感器 ， 彈性體呈柱式的傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制作、便于貼片等特點，但其不足之處則是抗側(cè)向力較差。懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，便于制作加工，但對力作用點較敏感，對于振動大的場合，其輸出信號不穩(wěn)定。根據(jù) 材料力學(xué)可知，梁上的受力點移動時，梁上剪切力引起的剪應(yīng)力與梁的彎矩?zé)o關(guān)。所用材質(zhì)多為鋁材，穩(wěn)定性差，而鋼質(zhì)的又多為大量程，不適用于皮帶秤的選用。 9 圖 3 柱型稱重傳感器結(jié)構(gòu)圖 F a F( b ) 圖 4 懸臂梁式稱重傳感器 基于上述諸多因素，我們使用 S 型剪切梁式稱重傳感器，它綜合了各自的優(yōu)點，是基本上功能結(jié)構(gòu)完善的稱重傳感器。 稱重傳感器的安裝 在這個問題上，有許多的經(jīng)驗和教訓(xùn)，傳感器的聯(lián)接裝置，在皮帶秤整個稱重系統(tǒng)中 10 占有相當(dāng)重要的地位。如果沒有合理地安裝稱重傳感器以及沒有性能良好的聯(lián)接 裝置，即皮帶秤秤架設(shè)計得再好，傳感器準確度再高，也不能得到很高的系統(tǒng)準確度及其長期穩(wěn)定性 [8]。正常工作時，如果重力的作用點能在傳感器軸線周圍和某點周圍自如地游移，并不影響皮帶秤的準確度。所以，如何保證聯(lián)接裝置的加工和安裝精度也是一個關(guān)鍵點，特別對于小量程 的皮帶秤來說，皮帶秤的振動常使作用點產(chǎn)生偏移，在皮帶秤動態(tài)計量過程中，從某點偏移到另一點，造成了系統(tǒng)誤差。 稱重傳感器選擇注意問題 11 稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素，實際使用當(dāng)中我們主要從下列幾個因素考慮。 1） 使用環(huán)境稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號
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