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0概述
帶式輸送機被廣泛地應用于礦山、冶金、碼頭和化工等行業(yè), 對于散裝的固態(tài)原料(礦石 、水泥 、煤粉)進行自動輸送, 特別適合于高溫 、高空和有害環(huán)境下作業(yè)。例如, 水泥廠粉磨車間的熟料配料系統(tǒng)就是依靠調節(jié)帶式輸送機的速度來控制水泥磨的進 料量, 完成對各種熟料的配比。輸送帶配料秤是一種用于測量和控制帶式輸送機的速度和物料流量的 實時控制器。
1系統(tǒng)硬件組成

為了達到控制目的, 控制系統(tǒng)中應包括以下主要設備:
(1)荷重傳感器W
用于測量輸送帶上的瞬時重量。本系統(tǒng)選用應變式荷重傳感器, 其原理是用應變片直接測量彈性元件的應變, 實現(xiàn)間接測量壓力。這種方法彈性元件變形極小, 可以測量高頻率變化的壓力。
(2)測速傳感器SR
用于測量輸送帶的走速。
(3)單片機
鑒于系統(tǒng)的規(guī)模采用以AT89S51 單片機為控制核心的系統(tǒng)結構, 構成輸送帶秤控制器 BWF 。AT89S51 單片機是一種低功耗, 高性能 8 位單片機, 片內含有 4KB 的可反復電擦寫的Flash 只讀程序存儲器;
(4)A D 轉換器
A D 轉換器選用ADC0809 。用于將荷重傳感器測出的模擬量轉換為 8 位數(shù)字量。
(5)鍵盤 、顯示器
系統(tǒng)配有 6 位共陰極 LED 顯示器, 運行時可實時顯示瞬時流量。采用 2 ×8 鍵盤, 包括 0 ～ 9 這 10 個數(shù)字鍵, 6 個功能鍵 :寫入鍵 WR 、設定鍵 S 、校零鍵Z 、返回鍵MON 、停機鍵 STOP 、運行鍵 RUN 。
(6)鍵盤 、顯示器接口
系統(tǒng)采用 8279 鍵盤、顯示器接口 。8279 是專用鍵盤 、顯示控制芯片,  能對顯示器自動掃描;能識別鍵盤上按下鍵的鍵號, 可充分提高CPU 工作效率。(7)D A 轉換器D A 轉換器選用DAC0832 。用于將CPU 輸出的數(shù)字量轉換為模擬量。
2 控制系統(tǒng)及軟件設計
從圖 1 可以看出在輸送帶的上方有一個料斗, 輸送帶運動時物料隨輸送帶輸送出去。輸送帶由滑差電機M(電磁調速異步電動機)驅動, 測速傳感器SR 輸出信號的頻率和輸送帶速度成正比, 輸送帶的下方裝有荷重傳感器W , 輸出與輸送帶上物料成正比的電壓信號。輸送帶配料秤控制器BWF 接收SR 的速度信號和W 的重量信號, 計算輸送帶上物料的瞬間流量并顯示出來, 并將流量實際值和流量的設定值進行比較, 通過PID 調節(jié), 輸出電流控制信號, 經前置放大器和功率放大器Q 放大, 控制可控硅VT 的導通角, 從而調節(jié)滑差電機M 的轉速, 使物料流量穩(wěn)定在預期的設定值。
帶式輸送機投入運行前, 輸送帶上物料流量的設定值由操作人員在鍵盤上設定。系統(tǒng)投入正常運行后, 單片機采樣輸送帶荷重信號和走速信號, 將輸送帶走速信號 v(t )與輸送帶單位長度上的瞬時重量 P(t )相乘即可計算出輸送帶上物料的瞬間流量F(t)。瞬間流量可通過 6 個七段數(shù)碼管顯示出來,為操作人員提供工藝數(shù)據(jù)參考。AT89S51 系統(tǒng)再將流量實際值與其設定值進行比較, 經增量 PID 調節(jié)運算后計算出控制量 Vi , 通過DAC0832 轉換為電流輸出信號(4 ～ 20 mA), 而后經放大去控制可控硅的導通角, 實現(xiàn)調節(jié)滑差電機電磁離合器勵磁電流的功能, 從而調節(jié)執(zhí)行機構滑差電機的轉速, 使輸送帶上的物料流量盡可能穩(wěn)定在設定值附近, 并具有良好的靜態(tài)指標和動態(tài)性能。圖 2 為系統(tǒng)閉環(huán)控制回路原理圖。

增量式PID 控制算法只需計算增量, 當存在計算誤差或精度不足時, 對控制量計算的影響較小 ;增量式積分項運算僅與本次偏差有關, 不易產生積分飽和, 可取得較好的調節(jié)效果, 在實際系統(tǒng)中, 易于實現(xiàn)手動和自動的無擾動切換, 故在控制策略的選用中得到了廣泛的推廣。

硬件系統(tǒng)配置后, 一些邏輯控制過程還需軟件控制實現(xiàn)。軟件采用模塊化程序設計方法, 其主要任務是根據(jù)控制要求完成輸送帶配料秤控制系統(tǒng)中的控制功能, 并在出現(xiàn)故障時采取聲光報警措施。根據(jù)系統(tǒng)功能, 將軟件劃分為若干個功能相對獨立的模塊, 為每一個模塊設計算法和程序流程, 再根據(jù)流程圖編制程序。每個模塊程序調試成功后, 最后連接在一起進行總調。為了提高控制精度, 采用了浮點數(shù)的計算, 在程序中調用了大量的實用子程序。該系統(tǒng)主要包括以下幾個模塊 :主程序的設計 ;鍵掃描及顯示程序 ;鍵輸入和鍵命令處理;A D 轉換程序;D A  轉換程序;PID  運算程序 ;運行管理程序 。運行管理程序見圖 3 。
3 結 語
各種配料系統(tǒng)對帶式輸送機的速度和物料流量 要求很高, 單片機根據(jù)PID 調節(jié)算法對帶式輸送機的速度和物料流量進行控制, 控制精度高, 穩(wěn)定性強, 保證了控制設備使用壽命。

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