来源：蜘蛛抓取(WebSpider)
时间：2018-06-19 15:46
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重启猫和路由器试试。
拔了插头重新插得，没反应啊
找电话报故障吧。电信打10000转人工。
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你仔细看注意事项了吗
我昨天都能用，就今天不能了
你有注意事项里面的情况吗
没有就打客服
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你好，这是好心提示你要使用流量，可以用流量点继续收看，连接Wifi就不会提示。包月业务没问题。
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我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。粉料流量计量与控制系统
&&&&ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｉｎｄｅｘ：ｔｐ２９ｕｄｃ：６２１ｓｅｃｒｅｃｙ ｒａｔｅ：ｐｕｂｉ——ｚｉｅｄ——ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｃｏｄｅ：１ ００８２——ｈｅｂｅｉ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈ ｅｍａｓｔｅｒｄｅｇｒｅｅｔｉｔｌｅ：ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｌｏｗｏｎｐｏｗｄｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍｃａｎｄｉｄａｔｅ：ｙｕａｎｊｉｎｇｃｈａｏｓｕ ｐｅｒｖｉｓｏｒ：：ｐｒｏｆ．ｗｕ ｘｕｅｌｉｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．ｂａｓｅｄｓｅｎｉｏｒ ｅｎｇ．ｌｉ ｊｉｎｇｋｕｉｃｏ－ｓｕ ｐｅｒｖｉｓｏｒ： ｃａｔｅｇｏｒｙ ｏｆ ｄｅｇｒｅｅ： ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ： ｅｍｐｌｏｙｅｒ：ｄａｔｅ ｏｆ ｏｒａｌｍａｓｔｅｒ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ｐａｒｔ－ｔｉｍｅ）ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｆｅｎｓｅ：ｄｅｃｅｍｂｅｒ １ ８ｍ，２０ １ ０ｄｅｇｒｅｅ ａｗａｒｄｉｎｇ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ：ｈｅｂｅｉ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：倔≯／口年ｉ ２月佃日指导教师签名：－≯，ｉｏ年陟月／，日河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。口保密，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于／闽芥保密。（请在以上方框内打“√＂）学位论文作者签名：特 导签７叫ｄ年／≯７月／舻日船矽．肌硼 凹∥ 月 紫阳ｒｒｔ
摘要摘要在建材、冶金、化工、电力、医药和食品等诸多生产领域，粉状物料的计量和 控制是常见问题。虽然固体物料流量计量与控制系统的研究与设计由来已久，产品 也很多，但在计量精度和系统集成度及产品成本降低等方面存在诸多改进余地。滑 槽式固体流量计便是其中之一。 当前，采集和控制设备中普遍采用专业仪表矛ｄｐｌｃ两种方式。ｐｌｃ控制对设计人 员水平要求相对较低，用既有外围模块组合，然后依托相应支持软件制作梯形图完 成逻辑设计即可，但相对设备成本较高，不利于市场竞争；基于考虑小型企业的资 金问题，在达到技术设备可靠的前提下尽量减少投资，仪表控制流量计无疑是最佳 选择。 课题是在对德国申克公司的“ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统＂的深入研究基础 上，结合我国现行实际情况，进行改造与重新设计的。系统借鉴国外已有产品的设 计思路，‘根据国内的具体技术水平和产品需要，进行改进和重新设计。尊重原设计 的理论指导，在具体设计与元件选择上有所改进。机械设计部分基本不动，只在少 量的加工工艺和零部件上进行细节的小量的修改，以简化机械结构和加工工序。电 气控制部分进行元件的国产化设计，控制原理不变。电子仪表进行重新设计，软件 编程自行设计开发。 设计以系统整体优化设计为目标，包括机械部分的选型、电气控制部分的改进、 传感器的特性分析与选择、控制仪表的全新设计与程序的完全开发。 论文着重研究设计用仪表来控制流量计，主要是程序的设计满足流量计与设备 的需求，以及流量计、传感器与仪表之间的关系。在介绍流量计的原理及结构的基 础上，将仪表的硬件与软件组成详细化、结构化，分析了现场中仪表干扰的主要来 源，提出了硬件特点与软件控制的主要措施。最后根据要求从理论上论证了设计思 路，并计算出了理论参数。经过实验、调试，最终实现了任务要求。关键词仪表；固体流量计：可靠性：抗干扰；精度；流量 ａｂｓｔｒａｃｔｉｎｂｕｌｊｄｌｌｌｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ｃｈｅｍｉｃａｌ，ｐｏｗｅｒ，ｐｈａｎｉｌａｃｅｕ石ｃａｌａ１１ｄ ｆｏｏｄ ａｎｄａｍａｎｙｏｔｔｌｅｒ ａｒｅａｓｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｍ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｐｏ、ｖｄｅｒ ｍａｔｅｒｉ甜ｓ ｉｓｃｏｍｍｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｌｏｗ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｍ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｖｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈ ａ１１ｄ ｄｅｓｌｇｎａｌｏｎｇ ｎｓｍ巧，ｍａｎｙ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｂｕｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｍ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｓｖｓｔｅｍａｉｎｔｅｇｒａｔｌｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｃｏｓｔｓｏｎｅｌｏｔ ｏｆ ｒｏｏｍ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ．ｃｈｕｔｅ ｉｓｏｆ ｓｏｌｉｄ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ．ｏｕ玎ｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅｓ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｂｙｐｒｏｔｅｓｓｉｏｎａｌｌｎｓｔｍｌｌｌｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｌｃｔｈｅ ｄｅｓｌｇｎｉｎ ｔｗｏ ｗａｙｓ．ｐｌｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆｏｎｓｔａｆｔ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｍｓｔｉｎｇ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｍｏｄｕｌｅｓ，粕ｄ ｍｅｎ ｒｅｌｖｔｌｌｅａｐｐｒｏｐｎａｔｅ ｓｕｐｐｏｒｔｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｍａｋｅ ｌａｄｄｅｒ ｌｏ昏ｃ ｄｅｓｉｇｎｃａｌｌｂｅ ｃｏｒｎｐｌｅｔｅｄ，ｂｕｔ ｔｈｅｒｅｌａｔｌｖｅｌｙ １１ｉｇｈ ｃｏｓｔ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｓ ｎｏｔ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｍａｒｋｅｔ ｃｏ瑚【ｐｅｔｉｔｉｏｎ；ｏｎ ｔ０ ｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｉｓｓｕｅｏｆ ｆｕｎｄｉｎｇ ｆｏｒ ｓｍａｌｌ ｂｕｓｉｎｅｓｓｅｓ，ｒｅａｃｈｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｔｅｃｈｉｌｉｃａｌ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｏｅｑｕｌｐｍｅｎｔｍｉｎｉｍｉｚｅｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｃｏｎ仃０１ｆｌｏｗｍｅｔｅｒｉｓｕｎｄｏｕｂｔｅｄｌｙ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｈｏｉｃｅ．ｊ ｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｄｅｓｉｇｎｌｅａｒｎ ｆｒｏｍ ｆ．ｏｒｅｉｇｉｌ ｉｄｅａｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｄｏｍｅｓｔｉｃ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｉｌｄ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ他ｄｅｓｌｇｎｒ鹃ｐｅｅｒｄｅｓｉｇｎｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｇｕｉｄａｎｃｅ，ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ３ｅｌｅｃｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｆｉｘｅｄ，ｏｉｌｌｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｔｏｃｏｎｉｘ０１ ｐａｒｔｓａｄｅｓｉｇｎｏｆ ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｍａｌｌ ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆｓｍａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐａｒｔｓ册ｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｙ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｍａｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ． ｅ１ｅｃｔｒｉｃ ａｌｌ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｓｏｆｔｗａｒｅｐａｒｔｓ，ｄｅｓｉｇｎ，ｓｅｌｅｃｔｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙｕｎｃｈａｎｇｅｄ．ｒｅ．ｄｅｓｉｇｎｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ． ｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｇｏａｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆｍｅｃｈａｎｌｃａｌ ｐａｒｔｓ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ａｎａｌｙｓｉｓ ａｉｌｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔ１１ｅｃｈａｒａｃｔｅｎｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｅｎｓｏｒｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ｊ＂ｈｉｓ ｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓ ｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｓｉｇｎ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ｍｅｔｅｒｓ，ｍａｉｍｖｔｈｅｄｅｓｌｇｎｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆｎｏｗｍｄ【ｅｒ，锄ｄｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒｓ． ｏｆ ｆｌｏｗｓｅｎｓｏｒｓａｎｄ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ．ｉｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｏｎｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄ ｓ劬ｃｔｕｒｅｍｅｔｅｒｓ ｂａｓｅｄｔｈｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｄｅｔａｉｌｓ ｏｆ ｔｈｅｉｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅ ｓ沁 ｔｈｅ ｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｏｆ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｓｔｍｒｎｅｎｔ，ｍａｄｅ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ．ｆｉｎａｌｌｙ，ｕｐｏｎ ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｒｇｕｍｅｎｔｓｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅｍａｊｏｒｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａｓ，ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ａｆｔｅｒ ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙ ｔｈｅ ｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ；ｓｏｌｉｄ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ；ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ａｃｃｕｒａｃｙ；ｆｌｏｗｉｉｉ 河北科技大学硕士学位论文目录原创声明…………………………………………………………………………………ｉ 摘要……………………………………………………………………………………ｉｉａｂｓｔｒａｃｔ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ｉｉｉ第１章绪论………………………………………………………………………………１１．１选题背景及意义……………………………………………………………………１１．２国内外研究现状分析………………………………………………………………２ １．３论文主要研究的内容………………………………………………………………３ 第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍………………………………………５ ２．１系统组成结构及工作过程…………………………………………………………５ ２．１．１系统组成结构…………………………………………………………………５ ２．１．２系统工作过程…………………………………………………………………６ ２．２固体流量计…………………………………………………………………………６ ２．２．１流量计机械结构…………：…………………………………………………．．６ ２．２．２流量计的结构特点与计量原理………………………………………………８２．３传感器………………………………………………………………………………８２．４ ｉｎｔｅｃｏｎｔ ｐｌｕｓ ｖｅｇ２０６１０仪表……………………………………………………９２．４．１硬件结构……………………………………………………………………９ ２．４．２软件功能……………………………………………………………………１０２．５本章小结…………………………………………………………………………１２第３章粉料流量计量与控制系统设计…………………………………………………１３ ３．１系统设计…………………………………………………………………………１３ ３．１．１系统选型分析………………………………………………………………１３ ３．１．２改进思路……………………………………………………………………１４ ３．１．３粉料流量计量与控制系统组成……………………………………………１４ ３．２仪表的设计………………………………………………………………………１５ ３．２．１仪表硬件设计………………………………………………………………１６ ３．２．２仪表软件设计………………………………………………………………３０３．３本章小结…………………………………………………………………………３８第４章系统的实验方案与调试过程……………………………………………………３９ ４．１系统实验方案……………………………………………………………………３９ ４．１．１仪表功能实验………………………………………………………………３９ ４．１．２系统自校准实验……………………………………………………………３９ⅳ． 目录４．２仪表调试…………………………………………………………………………４０ ４．２．１检查和调整电路……………………………………………………………４０ ４．２．２联机编程调试………………………………………………………………４１ ４．３仪表的操作………………………………………………………………………４１ ４．３．１仪表的整体概述……………………………………………………………４１ ４．３．２仪表的调试及维护…………………………………………………………４４ ４．４本章小结…………………………………………………………………………４５ 第５章系统的可靠性分析………………………………………………………………４６ ５．１工业现场的信号干扰源…………………………………………………………４６ ５．１．１电磁干扰的来源……………………………………………………………４７ ５．１．２电磁干扰的解决技术………………………………………………………４７ ５．２仪表硬件的可靠性设计……………………………………………………………４７ ５．１．１元件选择与电路的可靠性设计……………………………………………４７ ５．１．２重量信号滤波技术分析……………………………………………………４９．５．２仪表软件的可靠性设计…………………………………………………………５４ ５．２．１综合滤波程序设计…………………………………………………………５４ ５．２．２控制系统可靠性分析………………………………………………………５４ ５．３本章小结…………………………………………………………………………６３ 总结与展望………………………………………………………………………………６４ １．论文工作总结………………………………………………………………………６４ ２．后续研究展望………………………………………………………………………６５附录……………………………………………………………………………………６６附录ａ………………………………………………………………………………６６ 附录ｂ………………………………………………………………………………６７ 附录ｃ………………………………………………………………………………６８ 附录ｄ………………………………………………………………………………７５ 参考文献…………………………………………………………………………………７６ 致谢……………………………………………………………………………………７９ 个人简历…………………………………………………………………………………８０ｖ
第１章绪论第１章１．１选题背景及意义绪论定量给料设备现在已经广泛应用于建材、冶金、化工、电力、医药和食品等各 行各业中，在建材行业中，从水泥生料原材料入磨、生料窑尾喂料入窑、水泥制成、 一直到混凝土的搅拌，使用自动配料和自动给（喂）料系统不仅能改善制品的性能，还 大幅度提高制品的产量；在电力行业中，定量给料系统应用于锅炉的定量供煤：在 化工行业化学制剂的比例供给，医药食品的定量包装以及炼焦工艺等都离不开定量 给料系统。总之，定量给料系统在工业生产中发挥着越来越重要的作用。 由于定量给料系统在工业生产中广泛应用，提高给料系统的自动化程度，具有 重要的现实意义。上世纪８０年代，我国引进了大量的国外先进生产技术，包括了德 国申克公司的全套的定量给料设备。一方面，进口设备昂贵的价格，让部分企业无 力承担，限制了企业自动化程度的发展，也影响了我国整体工业现代化的进程。另 一方面，电子工业的发展日新月异，早期的技术在一定程度上已经落后，不能再适 应现在的生产需求。 课题研究粉状物料在给料过程中的高精度计量和给料量自动调节，是对国外已 有成熟产品的引进、消化、吸收和改进，不但降低了开发新产品的风险，还大幅度 地降低了技术成本和生产成本。在进行国产化设计过程中，只是尊重原设计的设计 思想和指导理论，具体实现方法上则根据国内的各方面条件进行重新设计，全部电 子元件选择国内通用的产品，不仅大幅度地降低了生产成本，而且由于元件的可替 换性强，便于产品的维护与修理。价格的优惠，对于现有的国情市场开发是一个巨 大的贡献，也是国产技术走出国门的巨大潜力所在。因此，研究本课题，具有较高 的现实意义。 在定量给料的计量和控制过程中，大多数情况是对固体物料进行实时计量和控 制【１卜【７１。固体物料简单分为颗粒料和粉料【引，颗粒料的粒度通常为１－＇－，ｌｏｍｍ，粉料 的粒度通常为０．１４７＂－＇０．９９ｍｍ，具有一定的流动性，可采用流量方式测量。课题开发 的仪表适用于这两种物料的计量与控制，但整体系统主要适用于粉料测控的现场。 目前应用的固体流量测量设备有滑槽式流量计、冲量式流量计ｉ¨、皮带秤１９】、转子秤 【１０】、失重式流量计【１１】等。 滑槽式流量计又称溜槽式流量计，被设计为密封顺排式的计量系统，稳定可靠， 结构紧凑、防尘、量程范围大，可连续计量流量率４ｔ／ｈ，－一１０００ｔ／ｈ，其适应能力强，性 能稳定，可靠性高，抗干扰能力强。可在线计量各种散状料度＜３０ｍｍ的固体物料，１ 河北科技大学硕士学位论文计量准确度为士２％。冲量式流量计也称冲板式流量计，其测量范围较广，可用于测量绝大多数固体物料，测量范围可至１０００讹。其结构简单，安装维护方便，可适应恶劣的工业环境，流量在满量程的２０％～１００％范围内时，测量精度可达±２％。但如遇断续物料流时， 影响计量精度。皮带秤测量范围０．１讹～２０００讹，流量在满量程的１０％～１００％范围内时，理论上测量精度可达±０．５％～±１％。但容易受物料特性影响，发生皮带松动、打滑、 物料粘附等情况，往往达不到设计精度，而且运行环境不易密封，有可能出现粉尘污染、原料损耗等问题。失重式流量计测量范围为０．５ｋｇ／ｈ，－、，９０ｔ／ｈ，实际应用精度可达±ｏ．２５％。但仪器 对外部干扰敏感，进料期间称重传感器受冲击载荷大，无法精确测量流量。 综合各方面的因素，现在大多数厂家应用滑槽流量计，尤其以德国技术为主导 的产品，更受企业欢迎。 该设计基于滑槽式计量结构，即物料流通过专用弯头、导料槽进入曲面计量滑 槽，对滑槽产生一个作用力【１１】，带有变流装置斜槽的计量系统通过使用反冲击力来 获得流量率【ｉ ２１，通过引导槽，使物料处于平坦、不变的状态，再引导到斜槽中，以 避免震动。在计量斜槽上，物料将以放射线方向加速，从而使荷重传感器获得反冲‘击力【１３１。测量和控制系统是具有高精度称重传感器和芯片组成的智能仪表，当散粒状物 料通过固体流量计内的测量溜槽时，由于溜槽的偏转而产生的垂直分力作用在荷重 传感器上。特殊设计的溜槽及测量装置使作用力和物料的流量成正比【１１１。荷重传感 器将力转变成电信号，并将电信号输入控制装置仪表进行处理。 系统用于计量粒度＜５ｍｍ，温度＜１００℃、水分≤１％、可以自由流动的散状物料 ¨４ｊ的定量给料环境，特别为工艺流程密闭、安装空间小的场合提供了一个经济有效 的方式。主要适用于物料流程密封、安装受限制或由于温度等原因其他同类产品不 能适应的场合。其适应能力强，性能稳定，可靠性高，抗干扰能力强。它可以与多 种形式给料设备组成一个闭环的控制系统，达到定量喂料，也可以单纯作为计量设 备用于检测生产过程中物料的流量。在建材、电力、化工、冶金、煤炭、轻工等行 业连续给料环节有着广阔的应用前景。１．２国内外研究现状分析国外对固体流量计作了很多研究，产品应用范围广，设备使用效果好。２０世纪 ８０年代以来，在国内使用的国外原装固体流量计产品主要是德国申克公司的产品和日本大和衡器公司的产品。‘２ 第１章绪论（１）德国申克公司的固体流量计，机械结构采用滑槽式结构，仪表多采用玳ｔｅｃｏｎ卜ｐｌｕｓ仪表【１５】。ｆｃ０４０３仪表多与皮带秤定量给料系统配套使用。两种仪表均在国内多家企业中长期使用，效果很好。但仪表价格昂贵，结构复杂，维护不便。（２）日本大和衡器公司的固体流量计，机械结构采用冲击式的结构，仪表多配以 ｃｆｃ一１ ００仪表，仪表通用性较好，价格相对较低。但整体系统可靠性较差。（３）美国拉姆齐公司的ｍｔ２０００仪表和美国梅特勒一托利多的ｐａｔｈｅｒ仪表，通用性好，安全可靠，但仪表价格昂贵，维护不便。 （４）西门子公司的ｌ．３００型固体流量计【１６】，适用于自由流动干燥固体散装粒料， 如砂子、谷物、塑料粒、种子和坚果连续、在线的称重计量。高精度、整体密封结 构、无零漂、低维护。 以上多家产品，仪表均已经形成模块化、系例化。但总的来说，价格昂贵，结 构复杂，一旦出现问题，往往不得不长时间等待和原厂交涉，以致生产停顿，造成 经济损失。 国内较早引进申克产品的三家单位分别是常熟机械厂、成都科学仪器厂、承德 自动化计量仪器厂。以承德自动化计量仪器厂为例，重新设计的任务始于９０年代初 期，现在企业已经宣布破产，下设的几家分公司进行独立经营。设计能力大大减弱。 现有多家企业设计生产此类产品，但大多属于以下几种情况： （１）利用国外成熟的机械设计，进行仿制机加工，与进口仪表配套销售整体系统， 负责安装调试。依旧不能解决仪表昂贵的价格带给企业的负担与维护维修的不便。 （２）经过引进、消化、吸收，部分仿制、部分重设计。比如：承德原自动化计量 仪器厂下设的多家分公司。产品设计能力较弱，产品适应能力差，分立设备效果较 好，但都或多或少地存在整体系统优化上的缺陷。 （３）北京的欧卡技术有限公司【１７】、武汉升科电气技术有限公司【１８】、西安奥能测 控科技有限公司、大连海华控制系统工程有限公司、安徽省滁州汇龙公司等多家企 业生产类似产品，但均未形成品牌。 课题在粉料流量计量与控制系统的整体性能优化上和仪表的先进设计上，都有 着明显的优势，尤其在产品适应能力的加强方面（仪表既有良好的通用性，又有良好 的扩展性，以适于特殊使用）有着重大意义。１．３论文主要研究的内容系统研究是在充分明确滑槽式流量计结构和原理的基础上，开发一种高精度、 高可靠性、带自动控制功能的粉料流量计量与控制系统。论文的工作主要包括改造 固体流量计方案，设计仪表硬件电路，编写相关程序和测试分析系统误差与可靠性３ 河北科技大学硕士学位论文等。第一章绪论部分介绍了粉料流量计量与控制系统的选题背景和意义，分析了国 内固体流量计的研究和应用现状，提出了课题在粉料流量计量与控制系统的整体性 能优化上和仪表的先进设计上，都有着明显的优势，尤其在产品适应能力的加强方 面有着重大意义。 第二章介绍了德国申克公司的ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统，从系统组成结构 及工作过程叙述中，展示出了此系统中固体流量计机械结构的特点与计量原理，传 感器选型的独到之处。特别地介绍了系统的中枢部分ｉｎｔｅｃｏｎｔ 仪表的硬件与软件组成和功能。．ｐｌｕｓ ｖｅｇ２０６１０第三章研究了粉料流量计量与控制系统的整体结构与组成。讨论了提高固体流 量计测量精度、集成自动控制功能的方法，分析了固体流量计硬件系统的组成，讨 论了与设计密切相关的实时性、可靠性、维护扩展等问题。研究了仪表的硬件组成， 分析了流量测量、数据处理、流量控制、通信和电源等硬件电路的设计方法和理论 依据，讨论了线路板设计中的高速设计和抗干扰问题。详尽分析和研究了软件控制 策略的原理和方法，开发了一套特有的基于模型预测的多策略综合性智能ｐｉｄ控制 系统。详细介绍了仪表软件的模块设计，包括主程序、标定、各中断、测试、系统 设置等模块程序的开发。 第四章给出了用标准砝码模拟物料流量，对系统进行参数校正和测试的方法， 分析了传感器接线对流量读数产生的影响，介绍了现场运行情况。 第五章分析了系统的可靠性。系统整体可靠性源于系统的整体结构，包括机械 结构的可靠性、传感器性能的稳定性、工业控制器的可靠性、电动阀门的可靠性和 仪表设计的抗干扰能力几个方面，其中以仪表硬件和软件设计上的高抗干扰能力为 核心手段的系统可靠性分析为重点。 最后，总结全文工作，在控制理论依据、控制算法、控制实现方式、控制执行 机构（阀门控制器）、传感器选择与秤体结构等方面提出了改进设想。好，计量精度与控制精度均优于国家ｊｃ厂ｒ９ｌ卜２００３标准。用户反映良好。系统计量和控制流量范围为０＂＇３００吨／４，时，流量测量累计误差＜ｏ．５％，这一指标与国外 某型先进仪器相当，在稳定性上领先于该型仪器。系统结构简单可靠，易于维护， 有较好的应用前景。产品（参见附录ｄ中图ｄ．１所示）在山东水泥厂某分厂运行近一年，整体状态良４ 第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍德国申克公司的ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统是用于计量精度＜５ｍｍ，温度＜１００ ℃、水分≤１％、可以自由流动的散状物料的定量给料设备。主要适合物料流程密封， 安装受限制或由于温度等原因，其他同类产品不能适应的场合。其适应能力强，性 能稳定，可靠性高，抗干扰能力强。广泛应用于建材、煤炭、化工、电力、冶金、等行业的定量给料环节。 ２．１系统组成结构及工作过程。２．１．１系统组成结构如图２．１所示，德国申克公司的ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统包括料仓、电动 阀门（图中的预给料机部分）、固体流量计（包括导流槽、计量滑槽、称量框架、传感 器支架等）、称重传感器、计量与控制仪表、工业（速度）控制器（包括驱动电机）。量计图２－１ｆｉｇ．２－１系统结构与组成框图ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ５ 河北科技大学硕士学位论文（１）电动阀门不规则形状构成线性开度的机械结构阀门【１１】，用以限制物料的流量。其中，驱动电机带动阀门开关；开度反馈电位器回测阀门开度；左、右限位开关保护电机。 （２）固体流量计称量物料流量的机械结构部分。包括导流槽、计量滑槽、称量框架等。（３）称重传感器将重量信号转换为电信号的装置。 （４）计量与控制仪表 由硬件电路与软件程序组成。完成传感器流量电信号的采集、ａ／ｄ转换、数据处理、ｄ／ａ转换与对电动阀门开度的控制。（５）电动阀门控制器将控制仪表给出的模拟控制信号转换为开度控制信号，控制电机的转速。２．１．２系统的工作过程由工业控制器驱动电机控制预给料机的电动阀门开启和关闭及开启的程度，使 料仓中的物料流通过专用弯头，沿导料槽进入固体流量计中的曲面计量滑槽，对滑 槽产生一个作用力，特殊设计的溜槽及测量装置使作用力和物料的流量成正比。称 重传感器将重量信号转换成电信号，送入仪表，由仪表进行处理。智能仪表中的程 序设计可使得计量值与给定值进行比较，变换成一定的算法，进行控制信号的输出。 控制信号由工业控制器转换成开度信号，直接控制电机的转速，从而驱动电动阀门 的改变，以适应给定的物料流量。 从系统的结构与工作过程可以看出，系统整体计量与控制精度的保证，关键在 于固体流量计的机械结构、传感器的选择和控制仪表的性能等方面。２．２固体流量计 ２．２．１流量计的机械结构如图２．２所示，固体流量计机械部分包括壳体、导向溜槽、测量溜槽、杠杆装置 和称重传感器支架。 （１）壳体壳体是固体流量计基础部件，由钢板折弯焊接而成，下部有一个用来 固定在平台上或其它支承结构上的法兰，上部有一个与导向溜槽相连接的法兰。壳 体上有盖门供检修和拆卸测量槽用，盖门贴有橡皮密封圈子，用拾扣与壳体连接。 （２）导向溜槽 导向溜槽采用螺栓与壳体连接，物料通过导向溜槽时以一特定的方向流进测量溜槽。导向溜槽的入口处配有密封橡胶环，它包裹着插进导向溜槽的 伸缩接头，可以防止物料粉尘从接口处飞出，而又不影响对料仓的称重。 （３）测量溜槽 测量溜槽与管状横梁相连。横梁横穿整个壳体，用两个橡胶膜片密封，两端用杠杆装置相连。物料经过导向溜槽沿测量溜槽的曲面切线方向进入溜’６ 第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍槽，物料流动方向对溜槽不会发生冲击的偏转，从而产生一个与流量成正比的测量 力。该测量力由械杆装置传至称重传感器。ｍ一广恤现场焊接＼．ｉ＼ｌ一ｌ、ｉ一．一１一７廿．ｊ一∑嫩 ｎ。、丁ｌ，２ ０７＾—ｌ毒＇ｕ， ｉ－－ｔ∞ｆ－．ｄ ｙ叫憾 ｕ一一 扩 ｈｒ１若赫高 商／（∞确彪影∥／’ｌ，ｉｕ‘ｏ弋’． ｔ一．／／÷’，一廿巾。上习￡ｊ广］“ｊ，－肿’ｂ＋７６ ０图２－２固体流量计的机械结构图ｆｉｇ．２２ ｓｏｌｉｄｓ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ（４）杠杆装置杠杆装置是力的传递机构，它由两组十字簧片支撑，上部与测量７ 河北科技大学硕士学位论文溜槽相连接，下部有起配重平衡作用的框架，框架上安装有配重块，以调整秤体皮 重零点，增加有效载荷。框架另一端装有一螺杆，与传感器受力柱相接触。 （５）称重传感器支架 装有接线盒。 称重传感器安装在与壳体相连的传感器支架上，支架顶板２．２．２流量计的结构特点与计量原理物料通过专用弯头、导料槽进入曲面计量滑槽，对滑槽产生一个作用力，称量 框架通过两组十字簧片与壳体连接，作用力就以两组十字簧片的中心线为轴线形成 一个力矩。称重传感器的受力点与十字簧片的中心线的距离为力臂。该扭矩除以该 力臂，即为传感器受到的物料的作用力。（物料在曲面滑槽上滑动所产生的摩擦力的 合力方向通过十字簧片中心支点，即该力臂为零，所以，摩擦力产生的力矩为零， 传感器只受到物料流的作用力，从而保证了计量精度）。． 因为设定的通过量都小于称量范围中的最大给料量，因此，物料流所产生的力 矩值小于最大量时的力矩值。为了满足设定量及ｌ：５范围的计量精度，使传感器在 预先设定的最佳载荷范围内工作，就应改变传感器至十字簧片中心的距离力臂。物 料流的流量和容重不同，产生的力矩也不同，因此力臂也不同。该力臂是个计算值， 为力矩除以传感器设定载荷的商。因为十字簧片中心距挂码架的力臂为一固定值， 所以，该力矩除以该力臂就应该是模拟物料重的标定砝码的重量。２．３传感器称重传感器采用ｚ６ｆｄｌ金属波纹管密封型高精度传感器。波纹管型传感器有利 于缓冲，减少机械扰动，传递真实载荷，精度高，适于恶劣的工业环境。其外观如 图２．３所示，尺寸图如图２．４所示。图２．５为传感器的接线示意图。矽鼍够埘渺图２－３ｆｉｇ．２３，；茹辎●：瑶 —二蕾ｚ６ｆｄｌ传感器外观图２－４ｆｉｇ．２－４ｚ６ｆｄｌ传感器结构（５ｋｇ－－－５００ｋｇ）ｚ６ｆｄ １ｚ６ｆｄ！ｌｏａｄ ｃｅｌｌ ａｐｐｅａｒａｎｃｅｌｏａｄｃｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ８ 第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍ｃ灰）传感器（．） （黑）激励电源（．） （白）重量信号（＋） （篮）激励电源（＋） （绿）传感器（＋） （红）重量信号（．） （置）接地图２－５传感器接线示意图ｆｉｇ．２５ｗｉｒｉｎｇｃｏｄｅ２．４ｉｎｔｅｃｏｎｔ ｐｌｕｓ ｖｅｇ２０６ １ ０仪表ｉｎｔｅｃｏｎｔｐｌｕｓ是用于计量和控制喂料设备的计量计算系统。（１）仪表工作方式：分为重量工作方式（即控制方式）和容积工作方式（即非控制方 式）两种。在上行显示器的左边显示“ｖ’’，表明是容积工作方式，没有“ｖ”显示， 表明是重量工作方式。（２）控制：在电源掉电期间，称量数据，标定结果，计数器数值等可无期限保存。内部时钟继续计时大约５天。上电后，自动测试显示器、信号灯，然后持续显示系 统的版本号几秒钟，最后，自动进入正常显示状态。２．４．１仪表硬件结构ｖｅｇ２０６１０仪表的硬件结构如图２．６所示，有以下几个功能模块。 （１）信号采集与处理模块：采集传感器的流量信号，进行转换、滤波、放大等处 理，送至ａ／ｄ转换器。 （２）ａ／ｉ）转换模块：负责将流量信号、阀门位置反馈信号和流量设定信号转换为 数字信息，送至ｃｐｕ待处理。 （３）ｃｐｕ：仪表的核心处理单元，负责全方位的数据管理与运算处理。以实现系 统的在线实时控制。 （４）ｄ／ａ转换模块：将流量与控制量进行数字到模拟信号的转换，以达到输出设 备形式要求。 （５）ｖ／ｉ和ｉ／ｖ变换模块：负责流量、控制量和流量设定的电压／电流和电流／电压 的变换处理。 （６）光电隔离模块：将启、停等开关或状态量在输入输出过程中进行信号隔离。９ 河北科技大学硕士学位论文控翻量ｖ舍出蠢蛐出图２－６ ｖｅｇ２０６１０仪表内部结构框图ｆｉｇ．２－６ ｖｅｇ２０６ １ ０ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓ仃ｕｃｎｌｒｅ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ２．４．２仪表软件功能仪表主功能选择【１１】有显示事件结果、设定零点、程序功能（有下级菜单）、标定功 能（有下级菜单）、打印计数器数值、显示器检测、启／停预给料机、服务值、启／停容 积方式、启／停键盘方式、选择批量给料。其中两个下级菜单的内容如下： （１）程序功能：读取参数、输入参数、装入缺省参数、打印参数、打印状态报表。 （２）标定功能：启／停模拟方式、除皮、砝码检查、皮带运行一圈的脉冲数、时间设置。２．４．２．１皮带运行一圈的脉冲数（ｌｂ） 程序运行可得到一个皮带周期内，速度传感器脉冲数量。脉冲数量用来作为程 序的皮带周期码。１０ 第２章申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统介绍（１）该程序只在下列情况下调入 ①首次校验； ②安装新皮带或皮带长度有明显改变； ③如果参数ｂ０４发生变化。 （２）前提 ①调入程序前，皮带循环一圈所需要的时间测量要达到最大的精度，同时输入 到参数ｃ０３中； ②传送带必须处于运行状态： ③必须工作在容积方式，键盘控制，设定值为额定流量值。 （３）程序运行显示状态上部显示：以秒为单位，表示程序剩余的运行时间； 下部显示：速度传感器的脉冲数。 （４）程序结束显示状态上部显示：在总运行时间内，皮带速度的平均值； 下部显示：速度传感器输出的脉冲总数。 ２．４．２．２除皮（ｔｗ） 运行除皮程序可以获得一个或多个皮带完整周期中，皮带称量的零点变化差值。 正常工作时，计量结果不断同此值进行比较并予以更正。原则上，此程序同调零程 序是相同的。 ①除皮程序：在试运行、维修、维护期间，获取基本皮重： ②调零程序：获取运行中的零点偏差。 与调零程序不同，除皮程序的最大修正值是无限的。除皮后，重新取得的修正 值作为新的参考值。 （１）前提条件 ①皮带必须处于空载状态；‘②对处于称量区域内的秤体机械设备进行清扫。清扫后，即出现的灰尘在操作 期间不需再清扫； ③秤必须以容积方式运行，键盘控制，设定值为额定流量值。 （２）程序运行显示状态上部显示：用百分比表示的剩余运行时间；下部显示： 用所占额定皮带负荷的百分比表示的平均皮重。 （３）程序结束显示状态上部显示：与预先除皮结果比较，得到的皮重差值。差 值为正值，说明皮重增加；差值为负值，说明皮重减小。下部显示：总皮重的平均 值。单位为额定负荷的百分比。 ２．４．２．３调零程序（ｚｅｒｏ ｓｅｔ） 调用调零程序不需输入密码。前提和显示与除皮程序相同。 ２．４．２．４砝码检查程序（ｃｗ）．１１ 河北科技大学硕士学位论文使用此程序对ｉｎｔｅｃｏｎｔｐｌｕｓ计量准确性进行检查。称量段负荷可通过一个或多个完整的皮带运行周期内，皮重和皮带负荷的平均值自动取得。所得结果同 预先设定值相比较后显示出来，但不进行自动更正。结果需要手动输入到参数ｄ０２中。（１）前提条件 ①除皮或调零程序已经运行结束； ②把砝码值输入到参数ｃ０８中； ⑨把砝码放在砝码支架上； ④秤必须处于运行状态。 （２）程序运行显示状态上部显示：用百分比表示的剩余运行时间：下部显示： 连续计量结果的平均值。（３）程序结束显示状态上部显示：程序运行期间内假定的喂料量；下部显示：总程序运行时间内ｓｅｔ／ａｃｔ的比值ｋｏｒ （４）结果评估：①差值小于１％，ｋｏｒ＝０．９９……１．０１：秤体正常，不需要进一步的调整： ②差值小于５％，ｋｏｒ＝０．９５……１．０５：将ｋｏｒ值输入到参数ｄ０２中。 ③差值小于５％，ｋｏｒ＜０．９５或ｋｏｒ＞１．０５：偏差过大，说明技术数据出现错 误（如：杠杆比不准确）或机械秤体有错误（如；称量架变形）。２．６本章小结综上所述，ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统仪表采集的准确、可靠，机械设备的 周到设计，使本套设备完全可以应用于实际连续生产中，作为坚固的中间环节。１２ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计第３章粉料流量计量与控制系统的设计设计以系统整体优化设计为目标，包括机械部分的选型、电气控制部分的改进、 传感器的特性分析与选择、控制仪表的全新设计与程序的完全开发。 其中以控制仪表的全新设计为核心，多年以来通过对申克产品的研究分析，总 结出了申克ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统产品的基本功能是对散状物料流量的采集 与控制，其仪表除了基本的数据采集与控制功能外，还具有相应的称量准确度的标 定、数据运算与管理参数设置及其他常规外围操作（如收键、显示等）功能。经过多种 仪表设计积累，仪表设计在尊重申克仪表功能与基本设计理念的基础上，采用通用 性强、性能价格比高、集成度高的芯片。以保障仪表乃至整个系统的可靠性、稳定 性及产品成本的下降。３．１系统设计 ３．１．１系统选型分析（１）机械结构选型分析 第２章已经对申克公司的产品“ｄｌｄ型生料入窑计量喂料系统＂的固体流量计的机械结构进行了详尽的说明，对ｄｌｄ型固体流量计的原理 做出了详细的分析。基于固体流量计的机械结构特点，物料通过导料槽进入曲面计 量滑槽时，对滑槽的作用力是沿曲面的切线方向的，由于滑动产生的摩擦力的力矩 为零，水平方向的分力又不起计量作用，传感器受到的有效作用力实际上只是物料 瞬时流过的重力。整个计量过程实质可以化简成瞬时称重，这就可以有一个定时间 断延续的效应，再配以其他的手段（ｌｌ如预给料机的使用、软件采集信号延时等），也 就可以克服了大部分的物料间断下料造成的冲击。 滑槽式固体流量计的机械结构技术成熟，已经有多款产品在国内经过了２０多年 的使用，证实了其设计合理，抗冲击性好，计量精确，传感器的受力与物料流量成 正比，计量线性度好。所以系统设计延用原有的机械结构不变。 只是鉴于上述说明，对落料高度、导料槽的角度、导料槽与曲面滑槽的相对位 置，曲面形状及粗糙度、两侧的密封膜片等都有比较严格的要求。如果是通过式计 量，专用弯头与导料槽通过法兰硬性连接，若是定量给料方式，上部设标定仓，所 以专用弯头与导料槽之间是软连接。为了保证物料流均匀的通过计量滑槽，流量计 的安装必须与来料顺向或逆向安装。 （２）可控预给料设备选型预给料机的形式（物料由仓流向计量设备的控制）有多 种方法，常见的有星形给料机、电动流量阀、螺旋输送机和振动给料机等。但电磁１ ３ 河北科技大学硕士学位论文振动器不可密闭，线性差，影响控制的实时性，弹簧钢板的故障率高，维护频率大。 电动阀门的优势在于控制流量稳定、反应灵敏、可密闭，适用于粉状物料。 所以，系统选择电动流量阀ｆ－ｊｔ＇乍为可控的预给料设备，依靠气压使物料悬浮可 流动，适用于诸如大型水泥生产线的窑尾喂料。 （３）预给料的控制设备选型对于电动流量阀的控制，较早使用的是申克的ｓｅｗ 工业控制器，但价格昂贵：变频器比较可靠，控制简便，节省能源，但自身属于非 线性设备。目前，可控硅技术成熟，控制电路明确，可靠性高。 所以，为了加强控制能力、降低成本，系统对于阀门控制采用可控硅技术，也 可根据用户的需要，选择使用进口控制器，系统兼容。 （４）传感器的选型分析称重传感器按转换方法分为多种类型，其中，以电阻应 变式使用最广。它利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹 性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆４部分组成。电阻应变片贴在弹性元件 上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，而导致电阻改变。测量电路测 出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以 数字形式显示出被测物的量。 ｚ６ｆｄｌ波纹管称重传感器属于悬臂梁式电阻应变式压力传感器，．测量精度高； 密封结构，适于恶劣的工业环境。所以延用申克的用法，选择ｚ６波纹管称重传感器 作为系统的’一次仪表，ｆｄｌ的精度等级完全可以满足系统要求。３．１．２改进思路由以上分析确定，系统机械部分留用申克产品的滑槽式固体流量计的机械结构。 为了保证控制精度，系统选择电动流量阀门作为可控的预给料设备；为了降低系统 成本，系统采用的是可控硅技术，也可根据用户需求调换进口控制器，系统完全兼容。为了低成本增强系统的整体精度，优化系统结构。系统硬件以表帖元件体积小、 成本低为优势，软件以功能模块化，控制实时化，采样精确化，整体自动调节化为 目标，进行仪表的全新设计。３．１．３粉料流量计量与控制系统组成如图３．１所示，系统由料仓、电动阀门、固体流量计、称重传感器、计量与控制 仪表、工业控制器等几部分组成。其中计量与控制仪表作为全新设计部分，为系统 的主要技术领域，其他部分延用中克的用法或稍有选择性的改动，均与申克相关产’品兼容。１４ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计图３．１系统组成ｆｉｇ．３一ｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ３．２仪表的设计图３－２仪表硬件组成框图ｆｉｇ．３－２ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｈａｒｄｗａｒｅ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ为实现固体流量计的控制要求，通过查阅各种资料，分析申克仪表中采用的各 河北科技大学硕士学位论文部分电路的功能特点及使用芯片的特点，再通过网上搜索或其他渠道选择现行通用 的、性能价格比高、集成度高的性能优于或相近的芯片。采用自行设计的ｖｅｇ系列 自动化仪表对流量计实行智能化、数据化的控制，仪表的软件设计采用单片机ｃ５１ 编程。仪表内部组成框图如图３．２所示。以完全集成的混合信号片上系统型ｍｃｕ．一 ｃ８０５１ｆ０６０为核心，除常规的键盘、显示外，主要包括仪表外围硬件和仪表内部逻 辑电路两大部分的设计。外围硬件完成对仪表各部件的供电、重量信号的采集与处 理、与上位机开关量信号和模拟量信号传递等任务。内部逻辑电路完成各种数据的 转换、运算、存储、锁定等任务。‘３．２．１仪表硬件设计ｖｅｇ系列电子秤仪表的硬件在设计上采用先进大规模集成电路，其中绝大多数 为ｓｍｄ表贴元器件。在完成更多功能、更加人性化的同时，体积反而缩小，而大量 表面焊接芯片的使用使其更加稳定、耐用。．３．２．１．１采集模块采集模块包括传感器信号采集与处理（采集、放大、滤波）、传感器供桥补偿等电路部分。（１）信号采集传感器输出的信号传至仪表的信号输入端，相对仪表为ｓｉｇ，根 据称重传感器特性得到：ｖ吼＝ｖ。，ｉｃｐ。＝１０＊２．０００＝２０．００ｍｖ．（３－１）其中：ｖ。为称重传感器激励电压；ｐ５为称重传感器灵敏度：ｖ咖为称重传感器额定信号输出。首先根据传感器输出信号、ａ／ｄ转换器所需输入信号电压幅值以及所选定的通带 频率设计电路如图３－３所示。传感图３．３传感器信号采集与处理电路ｆｉｇ．３－３ ｓｅｎｓｏｒ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ传感器信号处理电路由三级构成，第一级完成信号的差动放大，选用市场通用 的低成本的美国ａｄ公司仪表专用放大器ａｄ６２０＆ｃｑｎ９１，用于放大器的差动输入，其具有 的高输入阻抗，有效地抑制了共模干扰。ｖ。。＝ａ．。ｘ ｖｈ１６（３—２） 第３章粉料流量计量与控制系统的设计ａ，，＝ｉ＋４９．４ｋ ｑ／ｒ。（３—３）其中：ｒ．＝２ｋ ｑ，则ａ，。＝２５．５５（放大倍数）由仪表供给传感器的输入激励电压ｌｏｖ，这个系列的传感器灵敏度普遍为 ２．０００ｍｖ／ｖ，输入到仪表的信号满量程时为２０ｍｖ。ｖ。。＝２．０００ｍｖ／ｖ×ｌｏｖｘ２５．５５＝０．５１ ｉｖ（３－４）（２）信号滤波处理 图３－３中的第二、第三级采用通用ｂｉ－ｆｅｔ型运算放大器ｔｌ０７２，具有输入阻抗高、 低失调、低温漂等特点，组成二级（每级有２阶）２４ｄｂ／ｏｃｔ巴特沃斯低通滤波器，为使三级合成的截止频率在－３ｄｂ点规格化和最大抑制比，第一级的滤波品质数ｑ值设定为０．７０７，第二级的ｑ值设定为２。（３）信号的修正与补偿称重传感器在线制上分为四线制和六线制，六线制传感 器（如图３－４所示）较四线制增加了正负反馈，用于现场较远布线时对信号衰减的补 偿。由于早期ａ／ｄ转换器价格比较昂贵，所以电子设备一般采用模拟运算放大器加 入负向求和电路，补偿线损信号；而随着微电子技术的发展，电子元器件价格降低， ａ／ｄ转换器精度提高，同时，采样通道增多，所以可以将传感器信号相应接入ａ／ｄ转 换器的不同通道，进行模数转换后，进行数字补偿。反馈一ｒｅｆ一 激励一ｅ】｜【ｃ－ 信号一５１ｇ－ 信号＋ｓｉｇ＋ 激威＋ｅｘｃ＋ 反馈＋ｒｅｆ＋ 屏蔽ｓｈｉｅｌｄ图３．４传感器信号ｆｉｇ．３－４ ｓｅｎｓｏｒ ｓｉｇｎａｌ设计采用ｃ８０５１ｆ０６０内部集成的２路１６ｂｉｔ和８路ｌｏｂｉｔ的ａ／ｄ转换器，１６位 ａ／ｄ转换器分别用于称重传感器的重量信号和外部设定流量值的采集：将传感器的激 励电压和反馈电压分别经过降压，取出适合电压，电路如图３—５所示。经过运放器 有源滤波和ａ／ｄ转换器即可得到相应输出，接至传感器和传感器反馈电压值。６ｕ．＝（ｅ。，。—－ｅⅲ）／ｅ。ｘ ｑ。（３－５）公式（３－５）中：６¨：根据电压差计算出的损失重量值，单位ｋｇ： ｅ。：采集的激励电压值，单位ｖ； ｅⅲ：采集的反馈电压值，单位ｖ；．１ ７ 河北科技大学硕士学位论文ｑ。：称重传感器的额定量程，单位ｋｇ。 由此计算所得线损重量值在计算重量中，将此值加入，则使流量值更加准确。图３－５传感器信号修正与补偿电路ｆｉｇ．３－５ ｓｅｎｓｏｒ ｓｉｇｎａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｂｎ ａｎｄ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ３．２．１．２信号转换模块信号转换与数据处理由ａ／ｄ转换器【２们、ｄ／ａ转换驯２０１和微处理器来完成。现行微处理器的发展在提高集成度的同时，也向着专业应用方向迅速拓展。为更加方便 应用，ｃｙｇｎａｌ公司和ｐｈｌｉｐｓ公司根据不同领域的应用将模数和数模转换器按不同 精度集成在单片机中。 多年来一直围绕应用ｃｙｇａｎｌ公司开发产品，对其产品有深入的了解，所以选择了该公司的ｃ８０５１ｆ０６０［２１】芯片作为核心。ｃ８０５１单片机是完全 集成的混合信号系统级芯片（ｓｏｃ），具有与８０５１兼容的高速ｃｉｐ．５１内核，与ｍｃｓ．５１ 指令集完全兼容，可以使用标准８０３１８０５１的汇编器和编译器进行软件开发。除了具 有标准８０５１的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟 部件和其他数字外设及功能部件。这些外设或功能部件包括模拟多路选择器、可编 程增益放大器、ａｄｃ、ｄａｃ、电压比较器、电压基准、温度传感器、ｓｍｂｕｓ、ｕａｒｔ、 ｓｐｉ、定时器、可编程计数器、定时器阵歹ｕ（ｐｃａ）、数字ｉ／ｏ端口、电源监视器、看 门狗定时器（ｗｄｔ）和时钟振荡器等。ｃ８０５１ｆ０６０具有内置６４ｋｂ的ｆｌａｓｈ程序存储 器和４ｍ字节的数据存储器、２路１６位ａｄｃ，２路１２位ｄａｃ。可以说，外围电路 可以做得简洁，只需在采集处理、控制输出、用户界面上安排好硬件和程序设计即可。（１）ｃｐｕ主要性能参数ｃ８０５１ｆ０６０是完全集成的混合信号片上系统型ｍｃｕ，具 有５９个数字ｉ／０引脚，片内集成了两个１６位、１ ｍｓｐｓ的ａｄｃ。主要特性如下： 高速、流水线结构的８０５ｌ兼容的ｃｉｐ．５１内核（可达２５ｍｉｐｓ）；１８ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计两个１６位、１ ｍｓｐｓｌｊ，＇３ａｄｃ，带ｄｍａ控制器；控制器局域网（ｃａｎ２．０ｂ）控制器，具有３２个消息对象； 全速、非侵入式的在线系统调试接口（片内）： １０位、２００ ｋｓｐｓ的ａｄｃ，带８通道模拟多路开关； 两个１２位ｄａｃ，具有可编程数据更新方式： ６４ｋｂ可在线系统编程的ｆｌａｓｈ存储器； ４３５２（４ｋ＋２５６）字节的片内ｒａｍ； 可寻址６４ｋｂ地址空间的外部数据存储器接口； 硬件实现的ｓｐｉ、ｓｍｂｕｓ／１２ｃ和两个ｕａｒｔ串行接口； ５个通用的１６位定时器； 具有６个捕捉ｉｌ：ｋ较模块的可编程计数器／定时器阵列； 片内看门狗定时器、ｖｄｄ监视器和温度传感器； 具有片内ｖｄｄ监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的ｃ８０５１ｆ０６０是真正能独立 工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能／禁止和配置。ｆｌａｓｈ存 储器还具有在线系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新８０５１ 固件。片内ｊｔａｇ调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品ｍｃｕ进行非侵入 式（不占用片内资源）、全速、在线系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄 存器，支持断点、观察点、单步及运行和停机命令。在使用ｊｔａｇ调试时，所有的模 拟和数字外设都可全功能运行。 每个ｍｃｕ都可在工业温度范围（．４５。ｃ至ｕ＋８５℃）工作，工作电压为２．７～３．６ｖ。端 口ｉ／ｏ、瓜ｓｔ和ｊｔａｇ引脚都容许５ｖ的输入信号电压。ｃ８０５１ｆ０６０为１００脚ｔｑｆｐ封 装。ｃｐｕ内部结构如下图３．６所示。（２）ｃ８０５１ｆ０６０ａｄｃｃ８０５１ｆ０６０的ａｄｃ子系统包括两个１ｍｓｐｓ、１６位分辨率的逐次逼近寄存器型ａｄｃ，ａｄｃ中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器和ｄｍａ接 口（参见图３．６３１：１图３．７的原理图）。两个ａｄｃ可以被配置为两个独立的单端方式ａｄｃ 或组成一个差分对。数据转换方式、窗口检测器和ｄｍａ接口都可用软件通过图３－７ 和图３．８所示的特殊功能寄存器来控制。ａｄｃ０和ａｄｃｉ可以配置不同的参考电压电 路，既可以使用片内精密参考电压源，也可以使用片外参考电压源。片内参考电压 源电路由一个独立的温度稳定式带隙参考电压发生器产生１．２５ ｖ电压，再由一个缓 冲放大器将其放大２倍，其最大负载电流不能大于１００ 端外接ｏ．１ｕ ｌａａ，建议在ｖｒｅｆ端和ｖｒｇｎｄｆ并１１４７ ｕ ｆ的旁路电容器。这两个ａｄｃ及相应的跟踪保持电路可以被独立使能或禁止（用特殊功能寄存器）。１９ 河北科技大学硕士学位论文｝嘲ｌｌ妄曼ｇ器昌昌董ｌ魏图３＿６鲁ｌ；ｉ潮引嘴６量ｌｌ ｉ嘲ｃｐｕ内部框图 ｉｎｔｅｍａｌｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍｆｉｇ＿３－６ｃｐｕ２０ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计图３．７ｆｉｇ．３７ａｄｃ控制通路框图ａｄｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｔｈ ｄｉａｇｒａｍａｄｃｏ和ａｄｃｌ的最大转换速度为１ ｍｓ／ｓ，转换时钟由系统时钟分频产生，并由 ａｄｃｎｃｆ型寄存器的ａｄｃｎｓｃ位设定。 ①转换启动方式：对于ａｄｃ０，模／数转换的启动方法有４种，分别是给ａｄｃｏｃｎ 的ａｄｏｂｕｓｙ位写１；定时器２的溢出；定时器３的溢出；检测到外部ａｄｃ转换启动信 号ｃｎｖｓｔｒ０的上跳沿。对于ａｄｃｌ，模／数转换的启动方法有５种，分别是给ａｄｃｌｃｎ 的ａｄｌｂｕｓｙ位写１；定时器２的溢出；定时器３的溢出；检测到外部ａｄｃ转换启动信 号ｃｎｖｓｔｒ的上跳沿；给ａｄｃｏｃｎ的ａｄｏｂｕｓｙ位写１。 ②采样保持方式：模／数转换的采样保持方式由ａｄｃｎｃｎ型寄存器的ａｄｃｎｔｍ位 控制，ａｄｃｎ被启动，其输入将被连续采样，但只有当ａｄｎｔｍ位为１，转换才开始进 行，一个采样周期由１８个ｓａｒ时钟组成。当用ｃｎｖｓｔｒｎ信号启动转换时，ａｄｃ一直 采样，直到引脚ｃｎｖｓｔｒｎ上出现一个上跳沿为止。将ａｄｎｔｍ位置为１，就能保证在 模拟输入端接外部多路选择器时，满足必要的建立时间。 ③建立时间：如果ａｄｃ的输入为高速快变信号，比如外部多路选择器的切换或 其他跳变信号，则在进行转换之前需要一个最小跟随时间，这个时间取决于ａｄｃ的 输入电阻，采样电容，外部等效电阻及所期望的转换精度，等效时间常数对单端输 入和差分输入都是一样的，给定精度所需要的建立时间可由下式来估算：ｔ＝ｌｎ（２ｎ／ａ）×ｒｔ×ｃｓ （３－１）其中ａ为所需精度，取ｌｓｂ的小数部分；ｔ为所需的建立时间（秒）；ｎ为ａｄｃ的位 数（１６）；ｉ盯为ａｄｃｆｌ＇０输入电阻和外部等效电阻的总和；ｃｓ为采样电容。２１ 河北科技大学硕士学位论文‘ｊ‘｛：￡＿；！ ＿０纠纠．¨煳 ●啷，０；ｉｄ，量ｉ“ｌ：；：；；：：；司“ｚ￡ｚｘｅｈｎ叱ｚｉｓａ：：：：：：：；：：：。－。ｉ；５；６；州ｈ 肝ｒ，ｍ砘）１∞ － ｏ甘ｅｌｅ３ｈｐ工：；；；；；；； ，：“川ｐ兰９８ｉｒｌ：二ｂ。ｊ．２；斗ｌ。 ｉｉ＿ｉ¨ｉｉ 日一ｌ；ｉ々时 ｔ腑■‘ｉ‘ｉ‘－１．．艘砂≮ｉｌｌｉ： ！ ：０９０ｊｔ譬０８０＇ ｌ’＝＝ｌ■ｌ图３－８仪表内部逻辑电路ｆｉｇ．３—８ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌｏｇｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计④校准：模／数转换器在生产厂已经通过非线性、零点偏移和增益误差校准，但 也能在系统中单独对ａｄｃ０和ａｄｃｌ的这些参数分别进行校准。校准是通过ａｄｃ０型和 ａｄｃｌ型配置寄存器的相应位来进行的，校准参数可用ａｄｃ校准指示寄存器 （ａｄｃｏｃｐｔ）和ａｄｃ校准参数寄存器（ａｄｃｏｃｃｆ）读写，ａｄｃｏｃｆｆ的ｃｐｔｒ位用于 ａｄｃｏｃｃｆ读写特定的校准参数。一般情况下，不必再进行非线性校正，若要进行这 种校正，将ａｄｃｎｌｃａｌ位置１即可启动，校正完成后，由硬件对ａｄｃｉｌｌｃａｌ位置０， 校正参数存放在修正单元中。进行零点和增益校准时，可以使用内部或外部的电压 源作为校准源，由ａｄｃｎｓｃａｌ位来设定。为了保证精度，建议先进行零点校准，后 进行增益校准，零点校准可由ａｄｃｎｏｃａｌ位的置ｌ来启动，校准完成后，由硬件对 ａｄｃｎｏｃａｌ位置ｏ，零点校准可以补偿的偏移误差为满量程的±３．１２５％，偏移值在 ａｄｃ的数字化之前加到ａ烈ｎｇ输入中；增益校准可通过将ａｄｃｎｇｃａｌ位的置１来启 动，校准完成后，由硬件对ａｄｃｎｇｃａｌ位置０，增益校准可以补偿的非线性误差约为 ±３．１２５％，增益值加到ａｄｃ的ｖｒｅｆ通路中，用以改变转换器传递函数的斜率。 （３）仪表内部逻辑电路数字逻辑电路【２２】是ｃｐｕ夕ｂ围电路的中枢，以ｃｐｕ为核心，７４ｈｃ４２４５驱动数据总线，７４ｈｃ３７３作为地址总线锁定，ｃ８０５１ｆ０６０各个接口电科２３】在弱上拉方式下可以直接驱动个芯片的控制总线。电路如图３．８所示。其中各芯片的 功能对应如下：＾ｌｅ１ｚ‘ —№ ５●一 ￡ ．／０峙ｐｈ｝ｉｋ∞■●—————●●ｔ＾麓ｄ一￡。●ｈ∞ ●●—————＋№ｒ”ｗ一— ￡＼ｚ（褂ｗ嗍）竹ｒ．ｊ’【ｃｓ心洙洲。—－—●● ｌ ／ ｆｈｂ一 ■●一乜ｈｃ．／／／／／／／／／／●一● ●ｔ＾心＇ｈ●ｌ－＿。●】＿ｈ慑二（［ｊ２【＜乙＇ｒ．：图３－９ｆｉｇ．３－９ｄｓｌ２ｃ８８７内部读周期波形图ｄｓ １ ２ｃ８８７ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅａｄ ｃｙｃｌｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ 河北科技大学硕士学位论文常用数据存储及时钟ｄｓｌ２ｃ８８７液晶显示１２８６４（８行１６字符）ｌｃｍｌ２８６４ｂ 扩展数／模转换器 非常用参数存储器通讯功能芯片ｍａｘ７８３７２４ｌｃ０８ｍａｘ２３２，ｍａｘ４８５（４）数据存储器ｄｓｌ２ｃ８８７用于各数据的运算中间结果与最终结果的存储。 ①特点：可以利用寄存器ａ￣ｄ管理芯片选择用于ｍｏｔｏｔｏｌａ或ｉｎｔｅｌ总线、数 据／地址总线复用、内建１２８字节ｒａｍ（１４字节时钟控制寄存器，１１４字节通用ｒａｍ）、 编程方波输出、总线兼容中断、周期性中断１２２ｍｓ至ｕ５００ｍｓ。．②芯片内部读／写周期波形图：ｄｓｌ２ｃ８８７芯片内部读写周期波形图分别如图３．９ 和图３．１０所示。ｗｒ ｌｒ，ｗ ｐｔｎ）∞图３．１０内部写周期波形图ｆｉｇ．３－１ ０ ｄｓ １ ２ｃ８８７ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｗｒｉｔｅ ｃｙｃｌｅ ｗａｖｅｆｏｒｍ３．２．１．３控制模块基于系统组成结构与仪表硬件的设计，系统控制体系构成如图３．１ｌ所示。控制 操作机构主要由阀门开度值反馈单元和驱动单元两部分组成，在控制软件模块的执 行下，完成整体系统的控制任务。２４ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计ｊ¨电动■门圈体流量计辣ｔ传矗●＋叉■时ｔｏ山ｏｐ＝ｕ仪寰靛定ｔ值ｗ变换处理图３．１１控制体系结构示意图ｆｉｇ．３—１ １ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ图３．１２电位器接口电路ｆｉｇ．３１ ２ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ（１）阀门开度值反馈单元阀门转动轴经机械传动机构，作为电位器的滑动变阻 臂，与电位器的弧形碳膜（作为变阻器的整个阻体，两侧接入１０ｖ电压）接触，根据 阀门的不同位置，就可对应输出不同的电位值。以电位器作为阀门开度位置的反馈传感器，输出的０ｖ——１０ｖ之间的电位（对应阀门０％——１００％开度）经过处理，输入至仪表的ａ／ｄ转换器。硬件电路如图３．１２所示。 （２）驱动单元系统设计的工业控制器中电机驱动电路，采用三相ｓｓｒ（３８０ｖ，１０ａ） 作为驱动控制模块，为了防止控制失灵、误跳转等情况发生，提高控制的可靠性， 特别在驱动模块外部加入电机正、反转互锁电路，如图３．１３所示。图３．１３电机驱动电路ｆｉｇ．３－１ ３ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ图３．１３中ｐ６．２，ｐ６．３为仪表输出的２个ｉ／ｏ端口，ｓｓｒ为固态继电器。当ｐ６．２ 河北科技大学硕士学位论文为高电平时，固态继电器ｓｓｒｆ导通，电机正转，当ｐ６．３为高电平时，固态继电器 ｓｓｒｒ导通，电机反转。 在本系统中，流量反馈同样采用模拟隔离并以４＂一２０ｍａ电流环方式传递到上位 ｄｃｓ系统；流量调节阀门需要０～２０ｍａ控制。ｃｐｕ的ｄａｃ输出０－－－２．４４ｖ电压被 ｏｐ０７放大，经ｉｓ０１２２模拟隔离，被ｔｌ０８２射随放大器推动进入ａｄ６９４，ａｄ６９４是 美国ａｄ公司出品的ｖ／ｉ变换芯片，按照图中模式设定可以将０～５ｖ转换成０＂－一２０ｍａ 或４－－－２０ｍａ的电流环信号。 控制阀门的电动执行器接收０～，２０ｍａ信号，对阀门开度实施调节，达到流量控 制目地。模拟输出信号实现电路如图３．１４所示。．【ｄ（“ｋ—一ｐ图３．１４模拟输出信号ｆｉｇ．３１ ４ ａｎａｌｏｇ ｏｕｔｐｕｔ ｓｉｇｎａｌ３．２．１．４其他模块 （１）电源组仪表内部供电严格采用数字与模拟共地分开的形式，并且ｃｐｕ及外 围芯片与外部设备隔离供电，共有３．３ｖ、５ｖ、１０ｖ、±５ｖ、±１５ｖ、２４ｖ六种电源。 为人身安全考虑及抗干扰，仪表采用２４ｖ低压直流供电，如图３．１５所示。 市电经过ａｃ／ｄｃ变换为２４ｖ／１．５ａ直流电源加载到仪表ｘｌ端，ｄ咖。可以直接利用此 ２４ｖ驱动继电器。 为确保系统在工业环境下安全稳定运行，内部特设计一台ｄｃ／ｄｃ变换器，起到二次隔离干扰的作用，ｌｃｄ、ｐｒｉｎｔｅｒ、ｄｓｌ２ｃ８８７存储器需要５ｖ，而２６ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计ｃｐｕ为３．３ｖ，±５ｖ、±１５ｖ为运算放大器和模拟隔离器提供电源保证。图３．１５仪表电源组成ｆｉｇ．３－１ ５ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ在此系统中，对于模拟信号的处理尤为重要，流量计所用传感器是电阻应变片 式称重传感器，在供桥端对其施加一定电压，信号端将输出随加载重量而变化的毫 伏信号。称重传感器主要性能包括额定载荷、灵敏度、非线性、激励电压。为了得 到稳定线性的信号输出，激励电压至关重要，并主要有直流电压源型和高频脉冲型 两种。如图３．１６所示的传感器直流激励电源电路，实际工作中采用一组四芯屏蔽电缆 连接，而如图３．１７所示的传感器高频脉冲激励电源电路在实际工作中需要二组二芯屏 蔽电缆，所以，系统采用直流激励电源，作为传感器的供桥电源。首先经过直流一直流变换得到１５ｖ，如图３．１６中所示，以一个基准源ａｄ５８０ｊｎ为基准，把传感器激励电压取样回馈，接入运算放大器ｏｐ０７ｔ２４】的同相输入端，运算放 大器作为比较器，实时比对调整大功率三极管ｍｊｌ００２的导通率，使称重传感器的激 励电压稳定在１０．０００ｖ。输出经分压及滤波后，即为一个稳定性很高的电压源，作为 荷重传感器电桥的激励电源，这样便为荷重传感器输出一精确、稳定、线性的毫伏 信号提供了保障。 稳压过程如下：２７ 河北科技大学硕十学位论文ｕｅｘ＋ｌ＂－ｕａｄｓｓ０｛ｉｎｌ ｌ—ｕｏｐ０７（ｏｉｌｔ）ｆ－－ｕｂ ｔ—ｕｃｃ（ｍｊｌ００２）ｌ一＊－ｕｃｅ（ｍｊｌ００２）ｔ—ｕｂ ｊ－－ｕｏｐ０７（ｏｕｔ）ｌ＂－－ｕａｄｓｓ０（ｉｎ）ｔ—ｕｅxiｆｎ２ｅｘ＋０ｖｅｘ一图３．１６传感器直流激励电源电路ｆｉｇ．３—１ ６ ｄｃ ｓｅｎｓｏｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｉｒｃｕｉｔ图３－１７传感器高频脉冲激励电源电路ｆｉｇ．３１ ７ｓｅｎｓｏｒ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｕｌｓｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｉｒｃｕｉｔ（２）上位机开关量信号传递如图３．１８所示，ｄｃｓ系统中众多设备一律以继电器 的无源触点方式做相互应答，这样可以安全地向“干节点”施加任意电压，而不至 于造成线路电压的混淆。在图３．１８中，将外部起停驱动信号的触点串接进光电耦合器 的一侧端，断开（ｔｉｐ约定的停止状态）时，光电耦合器的－ｎ端为高电平；闭合（即约 定的运行状态）时，光电耦合器的二侧端为低电平。这样ｃｐｕｔｉｐ可采集外界状态，并 根据具体情况实施相应动作。 本机相应状态及机械动作的完成则需要开关量输出使能。在图３—１８中可以看到， 当ｃｐｕ对ｐ５．０至ｐ５．３相应位置ｌ时，光电耦合器的发光二极管截止，光电耦合器三极 管的集电极端为高电平，ｕｌｎ２００４是封装了８路独立达林顿三极管的驱动芯片，输入２８ －＿ｌ＿ｌｉ－ｉ＿－＿－＿＿＿－●●＿＿＿ｌ＿＿目ｌｌ－＿＿＿ｌ目＿；ｊｊ＿＿目自＿＿ｅ＿＿－ｌ＿＿＿ｉ＿＿目＿＿＿＿＿ｌ＿＿＿ｌ＿ｉｉ－－ｌ＿＿＿＿＿＿＿ｌｉ＿＿●●第３章粉料流量计量与控制系统的设计高电平输出为低电平，形成回路，继电器线圈得电，触点吸合，便产生了相应动作。一两盆星一一叫～鏊寒访图３－１８开关重电路一苔臣嗣一董盆兽５ｆｉｇ．３１ ８ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ３．２．２仪表软件设计仪表软件设计的思想来源于系统的整体功能与硬件设计的支撑。主芯片是ｆ０６０， 也就是所说的ｃｐｕ，ｃｐｕｑａ的运＿算器进行算术运算和逻辑运算，能对ｂｃｄ数据进行 处理，还具有对ｒａｍ或ｉ／ｏ的某位进行测试、置位或复位的位操作功能，控制器是ｃｐｕ 的控制中枢，单片机的所有工作包括取指令、分析指令、执行指令都是在控制器的２０． 河北科技大学硕士学位论文协调下完成的。其中ｆ０６０的控制字参见附录ａ，ｆ０６０变量及其存储模式参见附录ｂ。 采用ｃ语言编程，使程序更简洁。 系统系用ｌｃｄｌ２８６４点阵的液晶显示器，使用方便，如对其内置驱动芯片比较了 解会很快完成字符和汉字显示的子程序（参见附录ｃ）。 仪表软件简单结构具体包括：运行模块、标定模块、系统设置模块、测试模块。 主要完成对采集的物料流量进行计算、与给定流量比对，决策控制。关键技术是数字滤波方法㈣的选择，根据系统的整体结构与工作特点，采用限幅和平滑多种综合滤波，保证了数据的稳定和准确。 ３．２．２．】信号的软件滤波处理．在设计好硬件电路并充分考虑各种复杂现场后，稳定准确的信号进入到ａ／ｄ转换 器，由于硬件电路的局限性（如低通滤波器无法应对低频干扰信号），进一步的滤波处 理只能由程序完成。这样在不增加硬件设备情况下，使系统可靠性提高，不存在硬 件电路的阻抗匹配问题，可以多种方法同时使用，明显降低了成本。 （１）采样子程序：ｖｏｉｄ ａｄｃ ｌ＿ｉｓｒ（ｖｏｉｄ）ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ １ ５｛ｓｔａｔｉｃ ｕｎｓｉｇｎｅｄａｄｌｉｎｔ－ｏ； ｉｎｆａｄｌ＝ａｄｃｌ；ｉｎｔ ｉｎｆａｄ １；ａｅｃ［１］［ｏ］＋＝（ｆｌｏａｔ）ｉｎｆａｄｌ；ａｄｃ １＿ｃｏｎｔ＋＋；｝ （２）滤波运算子程序： ａｃｅ［１］［０］＝ａｃｅ［１］［０］／ａｄｅｌ＿ｅｏｎｔ；ａｄｃｌ＿ｃｏｎｔ－＝ｌ；ａｃｄ［１］＝０； ｆｏｒ（ｊｃｋ＝０；ｊｃｋ＜－－ｗｌｃ；ｊｃｋ＋＋）ａｃｄ［１］＋＝ａｃｅ［１］［ｊｃｋ］； ａｃｄ［１］＝ａｃｄ［１］／（ｗｌｃ＋１）； ｆｏｒ（ｊｃｋ＝ｗｌｃ；ｊｃｋ＞０；ｊｃｋ一）ａｃｅ［１］［ｊｃｋ］＝ａｃｃ［１］［ｊｃｋ—ｌ】； ｗ＿ｎｅｔ＝（ａｃｄ［１］ｗｇ＿ｅｍｐｔｙ［１］）／ｗｇ＿ｋａｋ［１］；ｔ＿ｒｎｏｕｎｔ＝ｗ＿ｎｅｔ／ｗｇ——ｆｌａｍｅ；３．２．２．２流量控制 在一般工业给料过程中，控制系统的准确性和快速性相互矛盾，如何选取动态 和稳态的切换点，以及在稳态的过程中到底使用什么样的控制策略，是同时提高控 制系统精度和速度的关键。３０ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计在系统中，需要控制的过程变量是流量，流量回路的操纵手段是控制电动给料 阀门，过程变量跟踪设定量的速度、超调判别、超调恢复速度和过程变量稳定时间， 都是体现流量控制回路品质的技术要素。 对于线性月ｅ线性、定常／时变系统工业中常用的控制方法有ｐｉｄ［２６ｈ４０】控制、模型 预测控制、鲁棒控制、自适应控制和模糊控制。 传统的阀门开度控制过程中，常采用比例控制实现阀门的定位。但在实际运行 时，由于电机振动、供电干扰、恶劣的工业环境等因素均会影响采样数据的稳定性， 加上比例控制本身所有的缺陷，当把比例系数调大时，很容易引起电机的来回振荡， 只有通过将死区设定值调大来消除电机的振荡，但这样同时影响了系统的精度。为 了更精确控制阀门的开度，系统用ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论设计模型参考自适应控制 （ｍｒ＿ａｃ）系统，集模型预测、自适应与ｐｉｄ调节于一体，多种控制策略有机结合，利 用各种控制策略的优点，克服各自的缺点。 （１）电动调节阀开度控制原理 电动调节阀闭环控制系统可谓一个电机伺服系统，阀门的物理位置通过一个电 位器得到表示阀门开度值的电平信号，经转换处理，’与系统的设定值进行比较后得 到误差信号。根据误差信号的值和控制系统的设定参数来调整控制量，以控制电机 达到开度控制的目的。 在系统中，工业控制器可以看作一个可变增益的放大器。整个系统为一个一型 二阶系统，系统中的传感器的增益为ｋ。 （２）电动调节阀的控制策略特点 在系统中，通过工业控制器直接控制电机正／反转，提高了电机的瞬时能量和 启动速度，克服静摩擦成为克服动摩擦，通过算法来调整电机正／反转的时间，进 而提高了系统的控制精度。该方法给系统带来以下几个新的特性： １）位置传感器采用电位器，并加入了两个限位开关，分别判断阀门开至最大和 完全关闭两个极限状态，增加了系统的安全性和可靠性，提高了反馈精度。 ２）输出控制采用时间控制，通过改变相应的继电器开／关时间，来调节电机的 正／反转时间，经过积分达到控制阀门位置和实现系统高精度控制的目的，且控制 方法简单。 ３）在较小偏差的范围里，通过算法来调整电机的正／反向导通时间，逐步使输 出轴或阀门达到要求位置，并且编写了电机的保护算法，使得系统具有精度高、稳 定性好、容易实现等特点。 （３）模型参考自适应ｐｉｄ控制器 考虑当位置偏差较大时，控制要求快速跟踪，偏差较小时，则要求提高控制精 度的不同需求，控制系统按照不同的规则形成控制算法，以满足偏差较大时的快速３１． 河北科技大学硕士学位论文性和偏差较小时的精确性之控制要求。因此， 控制系统设计的关键是对系统模型状 态及其本质做出深刻理解并且给出合理描述， 在此基础上给出该模型状态对响应需求的分析，进而确定所需要采取的控制策略。 控制系统框图如图３．１９所示。图３—１９基于系统模态识别的多策略智能ｐｉｄ控制框图ｆｉｇ．３－１ ９ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉ－ｍｏｄａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ现取系统误差ｅ、体现误差变化快慢的△ｅ以及表征误差变化加速度的△（△ｅ）作为描述系统模型状态的基本变量。特征变量ｅ、△ｅ以及△（△ｅ）不同程度地直接影响 系统控制策略，因而，可将系统的动态特征分为如下八种模式：１）ｍｌ＝｛ｍｉ ｉｅｌｓｅａ）：系统响应误差的绝对值大于某一个阈值ｅａ，系统远离静态平衡位置，此时只需考虑暂态响应的快速和平稳。 ２）ｍ２＝｛ｍ｛ｉｅｌ＜ｅａ，ｅａ ｅ＜ｏ，（△ｅ／ｅ）＜－毛ｌ＞：系统响应误差的绝对值小于某一个 阈值ｅａ，已经接近静态平衡位置，正向平衡位置快速靠近，且有可能引起超调。些时，应该适当控制暂态响应的快速性，暂态响应的平稳性与稳态响应的准确性、稳定性成为控制的主要方面。３）ｍ３＝｛ｍｉ ｉｅｔ＜ｅａ，ｅａ ｅ＜０，（ａ ｅ／ｅ）≥．毛ｌ，△ｅ△（△ｅ）＞ｏ）：系统处于超调后缓慢回调的初始阶段，且总体回调呈加速趋势，此时可以考虑适当提高暂态响应的速 度，并注意其平稳性。 ４）ｍ４＝｛ｍｉ｝ｅｌ＜ｅａ，ｅａ ｅ＜０，（ａ ｅ／ｅ）≥一毛１，△ｅ△（△ｅ）≤０）：系统响应已 经处于稳定状态子空间（即有利于系统响应稳定的状态子空间），如果系统进入该状态 空间，以保持暂态响应的平稳性、提高稳态响应的稳定性和准确性为目标。５）ｍ５＝｛ｍ｜｜ｅｌ＜ｅａ，ｅａ ｅ≥ｏ，ａ ｅ△（△ｅ）＞ｏ）：系统正加速远离平衡位置，要控制这一趋势，就要着重降低暂态响应的增益，保持增益变化的平稳性。６）ｍ６＝｛ｍｌ ｉｅｌ＜ｅａ，ｅａ ｅ≥０，ａｅ△（△ｅ）＜ｏ｝：系统正减速离开平衡位置，将暂态响应的增益稍加控制即可。７）ｍ７＝｛ｍｌ ｉｅｌ＜６ 状态。ｌ，ａ ｅ＜。２，ａｅ△（△ｅ）＜２ ３）：暂态响应需要加以适当抑制的８）ｍ８＝｛ｍｉ其他｝。暂态响应和稳态响应变化的非敏感区域，可以采用常规ｐｉｄ控制方法。当系统执行机构在较大偏差时，即电流输入信号和位置反馈信号两者之间差值。３２ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计较大时，以正常的比例控制法快速调节；如果两者之间的差值进入警戒区域时，用 常规ｐｉｄ控制将被控对象输出的误差状态点引人稳态子空间；此时响应速度已无关紧 要，最重要的是控制器的输出不要作频繁变化，保持控制器输出不变；如果系统将 要离开稳定子空间，此时超调明显，再次启动ｐｉｄ控制中的积分环节，使系统再次进 入稳定状态。 根据以上分析，确定如下的控制策略：ｉｆ ｌｅｉ≥ｃａ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）＝ｋｐｉｆａｅ（ｋ）；ｉｅｌ＜ｅａ，ｅ△ｅ＜０，（△ｅ／ｅ）＜－写１ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ１）＋ｋｐ ａ ｅ（ｋ）＋ｋｉ△ｅ；ａｉｆ ｉｅｌ＜ｃａ，ｅａ ｅ＜ｏ，（ａ ｅ／ｅ）≥－毛１，△ｅ△（△ｅ）＞ｏ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ－１）＋ｋｐ△ｅ；ｅ（ｋ）＋ｋｉｉｆ ｉｅｌ＜ｅａ，ｅ△ｅ＜０，（△ｅ／ｅ）≥一毛１，△ｅａ（△ｅ）≤０ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）－－－ｕ（ｋ１）； ｉｆ ｌｅｌ＜ｅａ，ｅ△ｅ≥ｏ，△ｅａ（ａ ｅ）＞０ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）－－－ｕ（ｋ－１）＋ｋｐ ｉｆ ｉｅｌ＜ｃａ，ｅａ ｅ≥ｏ，△ｅ△（△ｅ）＜０ ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）－－ｕ（ｋ一１）＋ｌ（ｐ ｉｆ ｉｅｌ＜８ｌ，ａ ｅ＜６ ａ ａｅ（ｋ）＋ｋｉ△ｅ； ｅ（ｋ）＋ｌｑ△（△ｅ）；２，△ｅ△（ａ ｅ）＜￡３ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）－－－－ｕ（ｋ－１）＋ｋｐ△ｅ（ｋ）＋ｋｉ△ｅ；ｉ（其他ｔｈｅｎ ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋ－１）＋‘ｋｐ△ｅ（ｋ）＋ｋｉ△ｅ＋ｋｄ△（△ｅ）；其中，ｅａ一设定的误差绝对值的闽值；毛ｌ一控制器的控制参数：８１、８２、８ ３采●筝求樽，．ａｃ，ａｆ厶ｆ） ＇蠢挖纠策臻衰 ｆ箍舟ｃ，＇鞭出ｆｄ柚●更新叫＾ｒ．ｉ）图３．２０多策略智能ｐｉｄ控制子程序流程图ｆｉｇ．３－２０ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ ｍｕｌｔｉ—ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｌｏｗ ｃｈａｎ（４）软件设计软件设计分成主程序、子程序、中断程序３个部分。控制系统主程序具备初始化、 系统自检、错误处理、条件判断和各个子程序调用的功能。多策略智ｆ毙ｐｉｄ控制子程序流程图，如图３．２０所示。 多策略智ｆ能ｐｉｄ控制子函数【４１１［４２】：＃ｉｎｃｌｕｄｅ＜ｍａｔｈ．ｈ＞ｔｙｐｅｄｅｆ ｄｏｕｂｌｅ ｒｅａｌ：３３ 河北科技大学硕士学位论文ｓｔａｔｉｃｌｒｌｔｍ＿ｓｔａｒｔｅｄ；ｓｔａｔｉｃ ｒｅａｌ ｍ＿ｋｐ，ｍ ｋｉ，，ｍ—ｈ，ｍ ｉｎｖ＿ｈ，ｍ ｐｒｅｖ＿ｅｒｒｏｒ ｍ＿ｅｒｒｏｒ＿ｔｈｒｅｓｈ，ｍ＿ｉｎｔｅｒｇａｌ；ｖｏｉｄ ｐｉｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ（ｒｅａｌ ｋｐ，ｒｅａｌ ｋｉ，ｒｅａｌ ｅｒｒｏｒ—ｔｈｒｅｓｈ，ｒｅａｌｓｔｅｐ＿ｔｉｍｅ）；／／初始化控制器参数 ｛ｍ＿ｋｐ２ｋｐ；ｍ＿ｋｉ＝ｋｉ； ｒｅ＿ｅｒｒｏｒ＿ｔｈｒｅｓｈ ２ｅｒｒｒ＿ｔｈｒｅｓｈ； ｍ＿ｈ＝ｓｔｅｐ＿ｔｉｍｅ；．ｍ—ｉｎｖ—ｈ＝１／ｓｔｅｐ＿ｔｉｍｅ； ｍ—ｉｎｔｅｒｇａｌ＝０； ｍ—ｓｔａｒｔｅｄ＝ｏ；）ｒｅａｌｐｉ＿ｕｐｄａｔｅ（ｒｅａｌ＿ｅｒｒｏｒ），｛ｒｅａｌ ｑ，ｄｅｒｉｖ； ｓｗｉｔｃｈ（ｆａｂ（ｅｒｒｏｒ））‘ｍ＿ｉｎｔｅｒｇａｌ＋＝ｍ—ｈ幸ｑ幸ｅｒｒｏｒ；’ｍ ｓｔａｒｔｅｄ＝ｌ；ｍ＿＿ｐｒｅ眨ｐｒｒｏｒ＝ｅｒｒｏｒ；ｒｅｔｕｒｎｍ＿ｋｐ宰（ｅｒｒｏｒ＋ｍ—ｋｊ宰ｍ＿ｉｎｔｅｒｇａｌ）∥返回控制器的执行命令；ｃａｓｅ２：……）ｄｅｆａｕｌｔ：ｒｅｔｕｒｎ ０：’） ３．２．２．３各程序模块功能 （１）主程序程序流程框图如图３．２１所示，主要做各元件的初始化、各部件的工 作准备、读取参数、开放中断、采键，准备进入相应的功能模块程序。大多数情况 是调用各功能模块的子程序，经过优化后程序语句不多，结构紧凑合理，短小精悍。仪表的主程序部分内容参见附录ｂ。（２）运行模块程序可分别以键盘、中控、串行信号三种模式启动，进入实时计 量与控制的运行状态。此时，可插入ａｄｃｌ、串行、ｔ２定时等中断服务，以完成读 取ａｄｃｉ值、串行通讯、对流量定时采样等任务。程序内容参见附录ｃ。 （３）ａｄｃｌ中断服务子程序些服务程序的功能是读取ａ／ｄ转换器的流量数据，进３４． 第３章粉料流量计量与控制系统的设计行数据处理与运算，存储实时流量。关键技术是首先使用了中位值滤波，以保证采 样时，能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。程序流程框图如图３．２２所示。 （４）串行中断服务子程序读取上位机数据，进行流量设定、启停控制。程序流 程框图如图３．２３所示。ｎｎ＿。．主蓍圈设置业、市年喇＾ｂ梨辜勤霞屏ｊ开启串行，ａｄｃ、定时中断ｌ，ｏ＿＿＿＿－＿＿－－＿＿ｉ＿＿＿－－ｏ＿，ｏ＿＿＿＿＿＿＿ｏ＿ｒ’ｏ’’。。。’４—１ｒｏｏ‘。。。。ｏ’１ｐ’＿＿＿－＿＿＿ｏ’ｌ键盘模式运行ｉ ｉ标定ｌｉ设置ｉｌ测试ｌｉ渭零ｉ图３－２１主程序流程图ｆｉｇ．３２ １ｍａｉｎ黑拦３５ｐｒｏｇｒａｍ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ图３．２２ｆｉｇ．３－２２ ｂｌｏｃｋａｄｃｌ中断服务子程序框图ｏｆ ｔｈｅ ａｄｃ １ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｏｕｔｉｎｅｄｉａｇｒａｍ 河北科技大学硕士学位论文回图３－２３ｆｉｇ．３－２３ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｒｉａｌ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｏｕｔｉｎｅ＼：：／＇ｌｙ—对ａｄｃ采样平滑ｉｊ串行中断服务子程序框图ｌ计算梳量．累计ｉｊ计算偏差△ｐ形成ｐ和咂ｌ通蝴制选出ｌ图３－２４定时中断服务子程序框图ｆｉｇ．３．２４ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｔｈｅ ｔｉｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｏｕｔｉｎｅ１ｌ（５）定时中断服务子程序其功能为定时采样流量数据，进行数据综合滤波等处 理与运算，存储实时流量。数字滤波的程序是一大难点，关键技术是综合和算术平 均和递推两种复合滤波法，加入极值的判断，保证了数据的稳定和准确。程序流程 框图如图３—２４所示。 １６）标定模块程序包括皮重清零，量程标定，全部顺序标定。程序流程框图如 图３—２５所示。 （７）设置模块程序设置功能包括机械秤体参数设置与置入、显示数据格式的设 定和运行方式的选择。 ①秤体参数：包括额定流量、杠杆比、传感器量程及传感器灵敏度。‘３６ 第３章粉料流量计量与控制系统的设计②显示数据格式：负荷、流量等数据的小数位数设置，分度值设置。 ③运行状态的相关参数：完成键盘、中控、串行控制三种启动运行方式的选择 和ｐｉｄ控制参数与零点参数的设置。图３．２５标定子程序框图ｆｉｇ．３－２５ｂ１０ｅｋ ｄｉａｇｒａｍ ０ｆｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ（８）测试模块程序在程序编制过程中必须对硬件设计准确掌握，包括每个点的 逻辑电压、模拟电压的基础和满度电量。首先编制显示功能，但有些情况下的串行 控制总线则存在着难以观察，即使使用示波器也无能为力，此时应使程序单步仿真 执行，依次测试相应ｓｃｋ、ｄｉｎ、ｄｏｕ。的电压。完成对机械秤体采集，检测其动作的 正确性。包括以下几方面的处理： ①称重传感器信号：对传感器信号的极性、皮重ａｓｃｉｉ矛ｉ］ｋ值（增益）及随机ａｓｃｉｉ 值的处理。 ②阀门开启：气动阀门的开启与关闭，电动阀门动作方向及回馈阀位的检测。 ③中控信号对接：通过实时观测并记录中控室４～２０ｍａ给定信号的基值和满度值 或利用键盘设定模拟人为反馈中控室４～２０ｍａ的流量反馈信号两种方式实现与中控 室模拟输入／输出的“打点”信号对接。 ④开关量输ａ．／开关量输出点测试：采集启／停信号，观察对应的现场阀位状态； 对中央控制室输出的
