永久免费国产网站_中文欧美乱码视频_欧美三级特黄片在线免费观看_亚洲综合日韩中文字幕v在线_日韩亚洲一区av_少妇高潮呻吟在线观看_日本少妇强奸中文字幕高清_欧美不卡一级黄片_国产av.无码久久_性行为视频免费国产

0引言

電子膠帶秤是安裝在膠帶輸送機(jī)的適當(dāng)位置上,對(duì)散裝物料自動(dòng)、動(dòng)態(tài)、連續(xù)地累計(jì)稱量的計(jì)量器具。它廣泛應(yīng)用于散料貿(mào)易結(jié)算、生產(chǎn)工藝流程中的配料計(jì)量及檢測(cè)控制。

膠帶秤控制儀表的性能好壞直接影響到膠帶秤的計(jì)量精度,因?yàn)樵搩x表包括了信號(hào)的采樣、濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換,瞬時(shí)流量計(jì)算和累計(jì)及顯示、參數(shù)設(shè)定、校秤程序,對(duì)于配料秤還包括PID動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)部分和變頻器控制接口。因此,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常重要的。

1速度測(cè)量

目前在以光電編碼器構(gòu)成的測(cè)速系統(tǒng)中,常用的數(shù)字式轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有三種:M法(頻率法)、T法(周期法)、M/T法(頻率/周期法)。M法是在既定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi),根據(jù)測(cè)量所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)速;T法是根據(jù)測(cè)量相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的時(shí)間來確定轉(zhuǎn)速;M/T法是根據(jù)同時(shí)測(cè)量檢測(cè)時(shí)間和在該時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)速,能實(shí)現(xiàn)很寬的速度范圍內(nèi)等精度的速度測(cè)量。筆者所設(shè)計(jì)的控制儀表中轉(zhuǎn)速測(cè)量采用M/T法。專門介紹和分析M/T法原理的文章很多,這里只作簡(jiǎn)單介紹,著重介紹一下具體電路的實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的實(shí)現(xiàn),可以采用單片機(jī),但是實(shí)現(xiàn)M/T法測(cè)速,要占用3路計(jì)數(shù)器,而單片機(jī)片內(nèi)資源有限;再者為了減少測(cè)速時(shí)間,應(yīng)提高標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率,這又受到了單片機(jī)最高計(jì)數(shù)頻率的限制。所以采用CPLD器件和單片機(jī)共同組成測(cè)速模塊。轉(zhuǎn)速測(cè)量電路主要由以下3部分組成:

(1)信號(hào)整形電路:用于待測(cè)速度信號(hào)的放大和整形,以便作為CPLD器件的輸入信號(hào);

(2)測(cè)頻電路:測(cè)速的核心電路模塊,由CPLD器件擔(dān)任;

(3)單片機(jī)電路模塊:用于控制CPLD的測(cè)頻操作和速度的計(jì)算,單片機(jī)的P0口直接讀取測(cè)試數(shù)據(jù),P2口向CPLD發(fā)控制命令。

預(yù)置門信號(hào)TSET由單片機(jī)發(fā)出,TSET的時(shí)間寬度對(duì)測(cè)量精度的影響較小,這里設(shè)其寬度為Tpr。FS是標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸入端,FX是測(cè)速碼盤脈沖信號(hào)的輸入端,這2路信號(hào)分別輸入到2個(gè)可控的16位高速計(jì)數(shù)器中。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許端ENA高電平有效,設(shè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率為Fs,測(cè)速信號(hào)的頻率為Fx。

測(cè)速開始前,先發(fā)出一個(gè)清零信號(hào)CLR,將2個(gè)計(jì)數(shù)器和D觸發(fā)器置0,然后由單片機(jī)發(fā)出允許測(cè)頻的命令,即令預(yù)置門信號(hào)TSET為高電平,這時(shí)D觸發(fā)器要一直等到被測(cè)速度信號(hào)的上升沿通過時(shí),Q端才被置1(即START端變?yōu)楦唠娖?,與此同時(shí),將同時(shí)啟動(dòng)2個(gè)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。

 

在此期間,2個(gè)計(jì)數(shù)器分別但同時(shí)對(duì)被測(cè)速度信號(hào)(頻率為Fx)和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)(頻率為Fs)計(jì)數(shù)。當(dāng)時(shí)間到Tpr后,預(yù)置門信號(hào)TSET被單片機(jī)置為低電平,但此時(shí)2個(gè)計(jì)數(shù)器仍沒有停止計(jì)數(shù),一直等到隨后而至的被測(cè)速度信號(hào)的脈沖上升沿到來時(shí),才通過D觸發(fā)器將這2個(gè)計(jì)數(shù)器同時(shí)關(guān)閉。TSET信號(hào)的寬度和發(fā)生的時(shí)間都不會(huì)影響計(jì)數(shù)使能信號(hào)START,允許計(jì)數(shù)的周期總是恰好等于被測(cè)速度信號(hào)Fx的完整周期數(shù),這是確保Fx在任何頻率條件下都能保持恒定精度的關(guān)鍵。而且,TSET寬度的改變以及隨機(jī)出現(xiàn)的時(shí)間造成的誤差最多只有Fs信號(hào)的1個(gè)周期,如果Fs由精確穩(wěn)定的晶體振蕩器(10MHz)發(fā)出,則任何時(shí)刻的絕對(duì)測(cè)量誤差只有10-7s。

設(shè)在1次預(yù)置門時(shí)間Tpr中,被測(cè)速度信號(hào)計(jì)數(shù)值為Nx,標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的計(jì)數(shù)值為Ns,則有:

Fx/Nx=Fs/Ns(1)

測(cè)得的轉(zhuǎn)速頻率為

Fx=(Fs/Ns)×Nx(2)

測(cè)速輪轉(zhuǎn)速為

n=Fx/P(3)

式中:P為測(cè)速光電編碼器1周的脈沖數(shù)。將轉(zhuǎn)速n折算成膠帶的線速度為

v=2rn=2rFs×Nx/NsP×(m/s)(4)

式中:r為測(cè)速輪半徑,m。

最后通過控制SEL選擇信號(hào)和32位到8位的多路轉(zhuǎn)換器MAX32-8,將2個(gè)計(jì)數(shù)器中的2個(gè)16位的計(jì)數(shù)值分4次讀入單片機(jī),再按(4)式計(jì)算出帶速。

用1片ALTRA的CPLD電路EPS7064,在片內(nèi)設(shè)置2個(gè)相同的獨(dú)立16位計(jì)數(shù)器(COUNT0、COUNT1)。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有自己的時(shí)鐘輸入CLK、計(jì)數(shù)器輸出OUT和門控信號(hào)GATE,通過編程設(shè)置工作方式。當(dāng)GATE端為高電平時(shí),允許計(jì)數(shù);當(dāng)GATE端為低電平時(shí),禁止計(jì)數(shù)。采用MAXPLUSIIEDA開發(fā)平臺(tái),利用其功能元件庫中的計(jì)數(shù)器IP模塊,編程方便。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以減輕CPU的負(fù)擔(dān),減少對(duì)CPU內(nèi)部資源的占用。2荷重檢測(cè)

影響膠帶秤計(jì)量精度的另一個(gè)主要因素是荷重的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。由于膠帶秤一般處于長(zhǎng)期連續(xù)的工作狀態(tài),在信號(hào)的放大、A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計(jì)中,穩(wěn)定性和抗干擾性能是首先要考慮的問題。因此,放大電路選用了自穩(wěn)零斬波放大器ICL7650。這里著重討論膠帶秤儀表中A/D轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)。基于穩(wěn)定性的考慮,選用V/F電壓/頻率轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換,并對(duì)其常規(guī)用法作了改進(jìn)。本設(shè)計(jì)選用V/F轉(zhuǎn)換器中高性能芯片AD652。該芯片采用外部時(shí)鐘控制,消除了內(nèi)部時(shí)鐘方式中阻容器件的穩(wěn)定性對(duì)精度的影響。該芯片的最高輸出頻率可達(dá)2MHz,非線性誤差僅為0.002%。

用V/F轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的A/D轉(zhuǎn)換可以達(dá)到非常高的分辨率,但這是以犧牲時(shí)間為代價(jià)的?？晒浪阋幌?如采用1M輸出的V/F轉(zhuǎn)換器,就是1s輸出1000K計(jì)數(shù)值,1ms輸出1K計(jì)數(shù)值,近似于10位A/D轉(zhuǎn)換值。10ms輸出10K計(jì)數(shù)值,50ms輸出為50K計(jì)數(shù),接近16位A/D轉(zhuǎn)換值:65535。由此看出要提高A/D的轉(zhuǎn)換速率,只有提高V/F轉(zhuǎn)換器的頻率輸出值。提高輸出頻率又帶來了新的問題,用V/F轉(zhuǎn)換器完成A/D轉(zhuǎn)換,需要1個(gè)定時(shí)器和1個(gè)計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率限制了V/F器件輸出頻率的提高。如果采用51系列單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率為單片機(jī)工作頻率的1/24,如采用12MHz的晶振,它的最高計(jì)數(shù)頻率只能達(dá)到0.5M,所以采用CPLD器件組成高速計(jì)數(shù)器,對(duì)AD652輸出的1M脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。AD652的最高輸出頻率可達(dá)2M,選用1M的頻率是出于對(duì)V/F輸出線性的考慮。

上面分析了提高A/D轉(zhuǎn)換速度從硬件上的考慮,從上述M/T法測(cè)速中還可得到如下啟發(fā),即直接采用和測(cè)速環(huán)節(jié)相同的硬件邏輯,將測(cè)速信號(hào)換成V/F轉(zhuǎn)換器AD652的輸出脈沖信號(hào),在數(shù)據(jù)處理上也和測(cè)速中的頻率測(cè)量方法相同。按(2)式計(jì)算出被測(cè)頻率。這樣在保證轉(zhuǎn)換精度的前提下,使由V/F變換器組成的A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度得以提高。如采用10MHz的高精度晶振作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源,測(cè)量周期Tpr設(shè)定為10ms,也就是A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間,完成16位的A/D轉(zhuǎn)換,絕對(duì)測(cè)量頻率誤差只有10-7s,而轉(zhuǎn)換速度比傳統(tǒng)的算法提高了5倍。3輸出通道設(shè)計(jì)

電子膠帶秤在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí),往往作為測(cè)控系統(tǒng)或配料系統(tǒng)的一部分。這就要求控制儀表不但要有顯示輸出,還要由和其它系統(tǒng)相連接的數(shù)字量和模擬量輸出接口。電子膠帶秤控制儀表的模擬量輸出通道,通常為0~10mA或4~20mA的電流輸出形式。對(duì)于配料秤,要將PID調(diào)節(jié)器的輸出控制信號(hào)傳輸?shù)侥z帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的變頻器,以控制膠帶的瞬時(shí)流量跟隨設(shè)定值;對(duì)于計(jì)量秤,要輸出和流量成線性關(guān)系的電流模擬信號(hào),作為其它控制設(shè)備的輸入控制信號(hào)。對(duì)模擬量輸出接口的要求,一個(gè)是精度的要求,另一個(gè)是可靠性的要求。

在智能化儀表中,由于采用了以CPU為核心的數(shù)字化處理技術(shù),儀表的輸出通道要完成數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。為了滿足可靠性的要求,輸出通道要采用隔離技術(shù),以防止現(xiàn)場(chǎng)的干擾信號(hào)污染到儀表。盡管DAC和電壓電流變送技術(shù)早已廣泛地應(yīng)用在儀表中,但隨著IC技術(shù)的發(fā)展,各種新的、更有特色的專用IC芯片的出現(xiàn),使輸出通道的性能得到了進(jìn)一步的提高,而成本得到了降低,同時(shí)給設(shè)計(jì)提供了更多的方便性和靈活性。如近年來串行ADC和DAC越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集中,這種芯片將傳統(tǒng)的CPU數(shù)據(jù)總線連接減少到2~3根CPU口線。這就大大降低了信號(hào)隔離的成本,可以淘汰昂貴的模擬信號(hào)隔離放大器或線性光隔,代之以便宜的數(shù)字光隔。用SPI接口的DAC芯片MAX538和V/I變送芯片AD694組成的模擬輸出通道。和CPU的連接只需3根口線,其中的數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線還可和其它同類型接口芯片共用,只用3個(gè)數(shù)字光隔即可完成隔離,成本很低。

MAX538是單電源、低功耗、電壓輸出12位串行DAC,具有8引腳DIP/SO封裝,最大串行時(shí)鐘頻率為14MHz,數(shù)字更新頻率為877kHz。

AD694是單片大信號(hào)輸入電壓/電流變換器。

電流輸出可以設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA環(huán)路電流,其輸入可通過對(duì)管腳的不同連接來實(shí)現(xiàn)0~2V、0~10V等范圍的變換。該芯片具有很高的線性度,僅有0.002%的典型非線性度。

MAX538的滿度輸出電壓為2V,而AD694可以接成2V輸入,同時(shí)AD694片內(nèi)又可提供MAX538需要的2V參考電壓,所以2個(gè)芯片共同使用可以配合得非常好,電路簡(jiǎn)捷,不須調(diào)試就可達(dá)到很高的精度。

4儀表結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

電子膠帶秤往往作為計(jì)量或配比控制系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分,安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),而膠帶秤控制儀表一般要安裝在集中控制室中。兩者之間的距離近則數(shù)十米,遠(yuǎn)則數(shù)百米。因此,傳感器和控制信號(hào)的傳輸是必須要考慮的一個(gè)問題。

傳統(tǒng)的方法是采用電流環(huán)的方式傳送荷重傳感器信號(hào)、測(cè)速傳感器信號(hào)和變頻器速度給定信號(hào),每臺(tái)膠帶秤需要遠(yuǎn)距離傳送的信號(hào)線路為3對(duì)。而筆者設(shè)計(jì)的儀表采用分體式結(jié)構(gòu),將儀表的測(cè)量控制部分和人機(jī)界面分開,將儀表的控制部分放在現(xiàn)場(chǎng)的秤體旁邊,做成一個(gè)密閉的機(jī)箱,這部分除了沒有人機(jī)操作界面外,是一個(gè)完整的可以獨(dú)立工作的膠帶秤控制系統(tǒng)。它的計(jì)量數(shù)值通過RS485數(shù)字通信接口遠(yuǎn)傳到集中控制室內(nèi)的儀表或計(jì)算機(jī),現(xiàn)場(chǎng)只完成數(shù)據(jù)的顯示和膠帶秤工作參數(shù)的設(shè)定。這種方案即使有十幾臺(tái)電子膠帶秤,遠(yuǎn)傳信號(hào)線也只有1對(duì),傳送距離比電流環(huán)方式更遠(yuǎn),也簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、降低了成本,便于維護(hù)。

5結(jié)語

以上介紹的膠帶秤控制儀表的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,均已在實(shí)際設(shè)計(jì)中采用,并取得了良好的效果。

 

本文源于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除