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1、皮带配料称控制系统设计毕业论文目录第1章 绪论11.1皮带配料秤控制系统的背景11.2研究皮带配料秤控制系统的意义2第2章 皮带配料秤控制系统总体设计方案42.1皮带配料秤控制系统的设计依据4第3章 硬件结构及原理电路63.1 MCS-51单片机63.1.1 8051单片机63.1.2单片机8051的最小系统83.2重量信号的采集93.2.1荷重传感器输出全桥电路93.2.2重量信号采集电路113.3皮带走速信号的测量143.3.1皮带走速信号的测量方法143.3.2皮带走速信号的测量电路153.4键盘显示器接口电路173.4.1键盘输入电路原理173.4.2显示器电路原理183.4.3键盘显
2、示器接口电路193.5报警电路213.6电机的控制223.6.1 DAC0832在控制电机中的应用223.6.2电机调速控制电路243.7直流稳压电源263.8控制和测量原理273.8.1系统控制原理273.8.2瞬时流量的测量283.8.3流量控制28第4章 皮带配料秤控制系统软件设计304.1软件设计思想304.2系统初始化304.3键盘扫描及显示314.3.1键盘扫描314.3.2显示子程序324.4键输入和键处理334.4.1 WR键处理334.4.2 S键处理334.4.3 MON键、Z键、STOP键、RUN键处理344.5运行管理程序354.5.1采样程序364.5.2数值转换程序
3、374.5.3计算过程374.5.4 显示程序374.5.5 报警处理38设计总结39参考文献40外文原文和译文41致谢63附录1：程序清单65附录2：元件清单74 .专业.专注. 第1章 绪论1.1皮带配料秤控制系统的背景根据最新的定义，皮带配料秤是一种连续累计自动衡器。衡器是利用作用在物体上的重力来确定物体质量的计量仪器，按操作方式的不同可分为：自动衡器和非自动衡器。自动衡器就是指在称量过程中不需要操作者干预就能按设定的处理程序自动称量的衡器。其中，连续累计自动衡器是不需要对质量细分的就可以对皮带上散装物料进行连续称量。皮带配料秤就是在皮带输送物料时对物料进行连续累计称量的一种自动衡器。皮
4、带配料秤广泛用于煤炭、化工、食品加工、建材等行业的物料配比当中，其配料的准确与否直接影响着国民生产的各个部门。配料系统的使用可以提高各个部门的自动化水平和各个生产系统的可靠性，降低工人劳动强度，提高生产效率和产品质量，从而扩大公司的效益。在煤炭行业，配料系统用于定量供煤，能否准确配料直接决定配煤质量。在化工行业，配料系统用于多种原材料的定量配比，它可以起到减员增效，节约成本，减少误差，从而创造更大的利润。在食品加工行业，配料系统的使用代替了大量的手工劳动，提高了劳动生产效率，使得食品加工更方便、快捷。在建材行业，沙子、粘土、水泥、石灰、石子等物料的混合需要用配料系统对其进行定量配比。由此可见，
5、配料系统的应用非常广泛。皮带配料系统简称为配料系统，它与皮带传输系统的设计原理和组成结构基本相同，不同的是，配料系统在皮带传输系统的基础上又增加了“配料”这一功能。它起源于 19 世纪末，各项新技术发展的十分迅速，随着皮带输送系统的出现，配料系统也随之产生。最早的皮带输送系统称重原理来自于斗式输送机对物料连续自动称量的装置。随着传感器技术的迅速发展，配料系统的发展也是十分迅速。配料系统的发展大致有四个阶段：第一阶段是五、六十年代的纯机械式配料系统，通常采用机械式、光电式扫描或增量式编码器等，这种配料系统只具有识别计数和启动功能。第二阶段是六、七十年代的传感器电子仪表配料系统，随着模拟电路和数字
6、电路的发展，逐渐出现了各种小型的配料电动仪表。它可以实现平衡、识别和累计计算等功能。第三、四阶段是20世纪七十年代末的微机智能化配料系统。电子配料系统首次引入计算机，提高了集成度。配料系统中的累计量运算采用累加法代替了积分法。第一、二阶段的配料系统只能进行简单的累计计算和测量，而且准确度较低，对系统运行过程中的变化不能进行有效控制，因此其计量过程准确度较低，缺乏稳定性，动态性能差。而第三、四阶段的配料系统结合了微机技术、现代计量技术、网络技术、通讯技术、工业控制等技术，不但增强了计量的准确性，而且对在计量过程中出现的问题能够进行实时监测和控制，同时，仪表的显示、调零、报警等功能也越来越完善。而
7、通讯技术的发展更是增强了仪表的远程维护诊断与数据传输的功能。单片机配料系统是在大规模集成芯片技术成熟的基础上应运而生的。单片机配料系统设计电路复杂程度低，可靠性大大提高，可以满足客户实用性的要求。所以迄今为止，单片机配料系统在一定程度上占据了中小型企业配料生产的主控地位。随着我国经济的发展，工业生产规模的扩大，计算机技术的迅速发展，基于STD总线或PC总线的工业控制计算机已经提上日程，并且在我国占据了一定地位，因为工业控制计算机可靠性比较高，组成系统功能灵活，组态方便，具有模块化、组合化、标准化的特点。随着工业控制计算机的广泛应用，基于工控机的配料系统也出现在工业场合。这种配料系统大多采用集中
8、控制方式，计算机除具有工艺流程控制、工况实时显示、提供数据存储、报表打印等功能外，还要完成对各对象的直接控制和数据采集任务。计算机配料控制系统有很多功能是单片机配料系统不能完成的，但是它的整体构造比较庞大，因此不适合中小规模的企业应用。并且它的操作要求比较高不适合一线工人的具体操作要求，往往需要配料的量不是一成不变的，需要一线工人时刻的调整和控制，因此，单片机控制的皮带配料秤具有更广泛的应用。1.2研究皮带配料秤控制系统的意义配料秤是冶金、水泥、化工、建材、食品等工农业生产中的一个重要环节，也是冶金、水泥、化工、建材、食品等生产过程中的源头工序。例如水泥生产时需要由各种原料按一定的比例进行混合
9、处理；饲料的生产需根据牲畜的生长规律，在不同的生长期需生产成份含量不同的饲料；各种化工产品、建筑材料、农药等产品的生产也是一样的。配料质量的高低直接关系着下游生产过程能否顺利的进行。如果配料的质量达不到要求，轻则造成原料和能源的浪费，重则影响产品的产量和质量，并且有些特殊生产岗位的配料错误会给整个生产酿成严重事故。因此，配料精度的高低和配料速度的大小影响着整个生产过程，我们应该足够重视配料过程的质量和产量控制。目前，随着自动化控制程度的提高，物料秤自动控制不仅关系到生产质量而且还关系着人身安全，在早期的混凝土配置中完全是依靠大量的人力来完成的，不仅劳动强度大并且水泥粉尘的污染损害工人的身体健康
10、。现在许多建筑工程和工厂大规模的建设等都要求建设生产时必须使用皮带配料秤单片机控制器来控制物料的自动配比，利用皮带配料秤单片机控制器来完成配料的输送和配比，只需一人或几人就可以在现场或远离物料配料场控制配料的完成，不仅节省了人力物力，也减少了环境污染，很大程度的提高了生产效率，并为企业降低了生产成本。为了提高产品质量，物料必须实现科学的配比，在食品、冶金、化工、饲料加工等行业也越来越注重物料配比的准确度和配料的控制速度，也就需要高精度高速度的皮带配料秤控制系统来进行自动控制。我设计的皮带配料秤控制系统正是为了此目的。随着半导体技术的发展，单片机的应用越来越多。现在利用单片机和微机组成的皮带配料
11、秤已广泛地应用在冶金、化工、建材、饲料加工等多种行业，皮带配料秤控制系统不仅具有自动化程度高，操作人员劳动强度低，而且配料精度较高，产品质量可以得到保障，还能实现物料的配比，自动和手动相互结合，实现了自动跟踪误差调整、混合、显示、称重。单片机配料秤控制系统是配料过程控制和质量控制的关键环节。微机配料控制系统可以按照设定好的配比和流量控制各种物料的瞬时流量，达到控制各种产品产量和质量的目的，同时它也是实现生产过程自动化、安全稳定生产和节能降耗的重要技术。单片机配料控制系统在生产中不仅可以提高配料产量和质量，也减轻了工人的劳动强度，从而提高了生产效率。因此使用皮带配料秤单片机控制系统能显著地提高工
12、作效率，增加经济效益，提升管理的现代化水平，同时研制技术先进、设备成熟、经济实用的单片机配料控制系统也是至关重要的。随着我国工业自动化程度的提高，配料系统将在现在和未来的市场需求中占据相当大的比例。皮带配料系统作为一种新兴的高新技术产业而越来越受到世界各国的普遍关注。在西方发达国家，配料系统的生产技术已经相对完善；而在中国，由于先前的技术水平落后，这使得积极开发研制更加精确、方便、可靠、功能更强大的配料系统控制器具有重要意义。而且，中国地大物博、资源丰富，各项工业生产正在以不可阻挡的势头向前发展。可以看到，中国广大的市场为配料系统的发展提供了广阔的前景。另一方面，我国目前的主要矛盾是落后的生产
13、力满足不了人民日益增长的物质文化需要。在物质方面，我们需要又快又好的生产出我们所需要的物质产品，所以我们要进行生产自动化，实现生产的快速性与精确性。综上所述，我们可以看到配料自动控制系统的研究设计对我国经济发展有着很重要的意义，精确的配料技术不仅可以扩大生产量，还可以是生产出来的产品具有很高的质量和性能，经得起市场的考验，使我们的产品在世界经济市场上更具有竞争力。 第2章 皮带配料秤控制系统总体设计方案皮带配料秤是一种动态控制型平衡器，它利用皮带的运转将皮带上运载的物料进行称重，并且能够根据设定流量的要求通过改变电机的转速调整皮带的运行速度，从而是物料流量达到设定流量保持在附近，并且能够通过数
14、码管显示瞬时流量。下面就介绍以8051单片机为核心的皮带配料秤的工作原理和整体结构。2.1皮带配料秤控制系统的设计依据皮带输送机广泛地应用于矿山、冶金、码头和化工等行业，对于散装的固态原料（如矿石、水泥、煤粉）进行自动输送，特别适合于高温、高空和有害环境作业。水泥厂粉磨车间的熟料配料系统就是依靠调节皮带输送机的速度来控制水泥磨的进料量，完成对各种熟料的配比。皮带配料称是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时控制器，其工艺结构如图2-1所示。图2-1：皮带配料秤工艺结构图图2-1中，皮带上方有一个料斗，皮带转动时物料随皮带输送出去。输送皮带由滑差电机M（电磁调速异步电机）进行驱动，测
15、速传感器SR输出信号的频率和皮带的速度成正比，皮带下方装设荷重传感器W，输出的电压信号与皮带上的物料成正比。皮带配料称控制器BWF接受SR的速度信号和W的重量信号，计算皮带上物料的瞬间流量并且显示出来，将流量实际值和流量设定值进行比较，通过PID调节，输出电流控制信号，经前置放大器和功率放大器Q放大，控制可控硅VT的导通角，从而调节滑差电机M的转速，使物料流量稳定在预期的设定值附近。物料流量的设定值由操作员在键盘上设定，系统运行后，单片机对皮带的荷重信号和走速信号进行采集，并且计算瞬时流量和控制电流（4-20mA）,实现对流量的控制。2.2总体设计方案根据皮带配料秤的技术要求，本次设计采用以8051单片机为控制核心构成皮带配料秤控制器BWF。硬件部分主要有8051 单片机、荷重传感器、皮带走速测量、A/D 转换器(ADC0809)、D/A 转换器(DAC0832)、键盘扫描电路、显示电路等组成，系统硬件组成框架如图2-2所示。 单片机荷重传感器放大A/D复位电路报警电路键盘、显示器电路整形测速传感器物料D/A放大可控硅 控制板图2-2：系统硬件组成框图皮带配料秤控制系统的设计思想为：皮带输送机工作之前，皮带上物料流量的设定值由操作人员在键盘上进行设定
