电子皮带秤设计及选择

1、龙源期刊网 电子皮带秤设计及选择作者：刘新利张华田冰来源：山东工业技术2013年第05期        0 引言        电子皮带秤产品作为一个工业现场常用的计量产品，用户群体庞大，焦化、水泥、电厂、矿山、冶炼、化工等行业都有很大的用量。市场前景广阔，它安装在输送机皮带下方，对输送机皮带上的散状物自动进行称量。        1 系统组成 &

2、#160;      电子皮带秤称重系统主要包含：1）称重传感器的秤架；2）测速传感器；3）具有算法软件计算机；4）称重放大变送器组成。如图1所示。        其中秤架一般由称重托辊、支撑臂、称重臂、横梁、称重传感器组成，支撑臂的一端铰接在输送机的机架上，成为支点，另一端与称重臂的一端垂直固定连接，称重臂的另一端与称重传感器一端垂直悬挂连接，称重传感器的另一端悬挂在横梁上，横梁固定在输送机的机架上，称重托辊垂直悬挂连接，称重传感器的另一端挂在横梁上，横

3、梁固定在输送机的机架上，称重托辊垂直固定在称重臂的中部，直接接触运输皮带，物料的重量通过称重臂传递到传感器。秤架的作用时是通过称重传感器采集重量信号。        目前各生产厂家的电子皮带秤的放大器大部分是将压力传感器的0-20mv信号经放大后再传送到计量仪表中，这其中有的是将放大器与仪表做成一体，有的是将放大器与仪表分为两个部分。前一种方式决定了仪表只能放在现场，因为0-20mv信号太弱，无法进行远距离传输。后一种方式仪表可以不放在现场，但距离不能太远，因为如果距离远，电压传输过程中一方面会衰减，另一方面在复杂

4、的现场环境中电压信号易受干扰。有的生产厂家采用西门子称重模块，此方式的缺点：一是，称重模块较贵；二是，称重模块是以通信方式将压力信号传送到仪表中，这也决定了称重模块与仪表之间的距离不能远，因为在工业现场中通信是最不可靠的。        在各个应用电子皮带秤的现场中，几乎见不到工控机直接采集多个电子皮带秤放大器信号，从而在工控机上直接进行计量控制的场景，基本上都是计算机与现场的仪表进行通信，从而使控制室的人员能够观察到现场的数据。其原因一是因为电子皮带秤应用较早，当时没有工控机，生产厂家便形成了固有的只靠仪表来采样

5、计算的模式。但最根本的原因还是因为通常控制室离现场都较远，电压信号不适于远程传输。        2 原理及设计        皮带上运动物料的重量，通过称重传感器的重力测量，转换为对应的电信号。        皮带运行速度通过速度传感器进行跟踪测量，并输出对应的电脉冲信号。二次仪表部分对上述两种采集的信息进行运算处理，从而显示瞬时流量和累计总量。 

6、;       皮带在匀速传送物料的情况下，在时间T内总输送量为：        W=q.v.T 公式1        式中：q单位长度皮带上的物料重量（N.m）；        V皮带传送速度（m/s）；       

7、 T传送时间（s）。        事实上，皮带上的物料一般是不均匀的，皮带的速度也是波动的，因此T时间内的总输送量，应是瞬时输送量对时间的积分值。        物料按要求的配入量，经配料盘或电动机给到称量皮带机上，均匀铺在其上的物料经过称量区时，由称量托辊及称框作用于称重传感器上。当传感器承受质量时，由于弹性元件变形，使桥壁电阻失去平衡，桥路产生不平衡输出正比质量的毫伏信号，经毫伏变送器将信号放大并转换成0-20mV的电流

8、信号，再经质量显示仪表及比例积分单元，分别指示出瞬时量和积累量。当实际下料量与给定值（再经电流表）发生偏差时，调节器给出偏差电流信号，经过转换电压信号，自动改变电磁调度异步电动机的转速，进而改变配料盘的工作转速；或者改变电磁振动器的工作电压，进而改变电磁振荡器的振幅，使下料量调到给定值，实行闭环自动调节。        为了能达到远距离传输，就需采用脉冲传输方式；为了保证计量精度，需提高频率；为了保证0-20mv信号放大后的稳定性，放大倍数还不能大。为了提高采样信号的稳定性，软件中每秒只采集五次信号值，将五次信号值

9、求平均后再计算出相对应的脉冲数。惯常的做法是根据脉冲数计算出相应的脉冲周期，在单片机定时器中断内发出脉冲信号，但多数情况下单片机定时器无法实现所要求的周期性中断，因此在放大器的主程序中采用循环方式发出脉冲。放大器的CPU与仪表的CPU在时钟上必然存在微小的差异，鉴于此，采集脉冲的方案为仪表每计时一秒便会发出一个持续10ms的开关信号作为同步时钟，放大器接收到此信号后便会发出压力信号脉冲供仪表接收。放大器每次最多发送10922个脉冲，每个脉冲周期为80us，这就保证了放大器的CPU一秒之内必定能将所需要的脉冲个数全部发送完毕。      

10、;  仪表内有多个参数，计算时需用到大量的单元，一般都采用外部数据存储器，但现场可能会有干扰，导致数据变化的事情也常发生。因此本仪表不用类似于6264之类的外部数据存储器，仪表的参数均存放在CPU的EEPROM中，开机后将参数读入CPU本身的内部扩展的AUX-RAM中，将动态保存的数据从外部的串行存储器也读入AUX-RAM中。由于所有数据的运算均在CPU本身的内部RAM或AUX-RAM中进行，所以数据极为安全可靠。        3 系统主要优点    &

11、#160;   3.1 放大器与仪表是分离的，放大器将压力信号转变成脉冲传输到仪表。由于是脉冲传输，所以仪表便可放置在远距离处，改变了传统电子皮带秤的仪表只能放在现场或离上料皮带较近之处的状况，突破了距离上的限制。        3.2 放大器上采用了ADCU834作为CPU，此CPU能采集压力传感器放大后的信号进行高精度的A/D转换。为了提高采样信号的稳定性，软件中每秒只采集五次信号值，将五次信号值求平均后再转换成相应的脉冲数。    

12、0;   3.3 放大器本身可接测速器，接近开关或旋转编码器及常用的两线制测速器均可（NPN型的或PNP型的均可，用跳线选择）。        3.4 仪表上所有数据的运算均在CPU本身的内部RAM或AUX-RAM中进行，数据极为安全可靠，不存在由于如使用片外存储器可能会受干扰或质量不好而引起数据变化的现象。        3.5 仪表的键盘膜没用传统的PVC膜，而是采用了线路板膜，使得按键的长期可靠性大大提高。        4 结语        电子皮带秤用途广泛，市场前景光明。广泛地应用于冶金、电力、煤炭、矿山、港口、化