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沥青拌和设备控制系统硬件设计

发布日期:2015-03-16 |
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         根据系统的设计进行系统总体设计,系统包括热骨料计量传感器信号的测量及转换;.热沥青计量传感器信号的测量及转换;三个热料仓卸料门气缸的开关控制;计量斗卸料门的开关控制;沥青罐三通阀的开关控制;沥青出口阀门的控制;搅拌器卸料门控制;搅拌器电机的控制;沥青喷射泵电机控制等,其中搅拌器电机控制采用星型转三角形启动控制
系统原理电气图如3-1所示:
沥青拌和设备系统原理电气图

3.1   单片机的选择

         1976年Intel公司推出MCS-48系列8位单片机,以体积小,功能全、价格低等自身的魅力,得到了广泛的应用。
目前,单片机正朝着高性能和多品种发展,但由于MCS-51系列8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要,以MCS-51系列为主的8位单片机,现在以及以后的相当一段时期内将占据单片机应用的主导地位。
         单片机具有较高的性能价格比,其应用系统具有印制板小、接插件少、安置调试简单方便等特点,且单片机应用系统结构简单,体积特别小,极易对系统机型电磁屏蔽等抗干扰措施。单片机对信息传输及对存储器和I/O接口的访问,一般都是在单片机内部进行的,因此,不易受外界的干扰。单片机采用面向控制的指令系统,实施控制功能特别强。CPU可以直接对I/O口进行输入、输出操作及逻辑运算,并且具有很强的位处理能力,能有针对性的解决有简单到复杂的各类控制任务。由于单片机具有体积小、功能强、性能价格比较高、系统拓展方便、硬件设计简单等优点。单片机的硬件功能具有广泛的通用性,使用方便、容易产品化。因此设计中选用MCS-51系列的单片机。

3.2  称重传感器

         称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置,它的性能在很大程度上决定了电子衡器的精度和稳定性,因此被喻为衡器的心脏。下面分别对传感器的各项主要参数进行分析。
灵敏度的选择 :
         通常,在传感器的线性范围内,希望灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时,与被测量对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理。但灵敏度高时,与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大,影响测量精度。因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽量减少从外界引入的干扰信号。

稳定性的选择 :
         传感器使用一段时间后,其性能保持不变的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外,主要是使用环境。因此,要使传感器具有良好的稳定性,必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择适合的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响。
环境对称重传感器会造成如下影响:
n 1. 高温环境造成传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。
n 2. 露天粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。
n 3. 在腐蚀性较高的环境下,如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。 
n 4. 电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。
n 5. 易燃、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。
         传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化。在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能经受住长时间的考验。 
精度的选择 :
         精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就选用精度等级能满足要求的传感器。

精度选择满足下列两个条件: 
n 1.满足仪表输入的要求。传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入信号。
n 2.满足整台电子秤精度的要求。一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成,在对传感器精度选择的时候,应使传感器的精度略高于理论计算值

对传感器数量和量程的选择 :
         传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。
         传感器量程的选择可依据秤的最大量程、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。根据经验,一般应使传感器工作在其30%~70%量程内,但有较大冲击力的衡器,在选用传感器时,一般要使传感器工作在其量程的20%~30%之内,才能保证传感器的使用安全和寿命。

*多传感器静态称重系统:
         固定负荷(秤台、容器等)+ 变动负荷(需称量的载荷)≤选用传感器额定载荷 X 所配传感器个数 X 70%
*多传感器静态称重系统:
         固定负荷(秤台、容器等)+ 变动负荷(需称量的载荷)>选用传感器额定载荷 X 所配传感器个数 X 60%
         已知热料计量装置要计量的重量为1000Kg,料斗为4个传感器悬挂称量。这里假设料斗自重约200Kg根据上面公式,可计算得传感器的量程为428kg≤m≤500kg,
         热沥青计量传感器量程的选择:已知计量重量为80kg,3个称重传感器根据上面公式计算得到38kg≤m≤44kg,由此根据下面所列传感器型号进行选择:
(文章来源:http://www.xhgljx.com/News/jishuwenzhang/239.html 鑫海路机企划部TOM)
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