搅拌机下料改造方案

1、搅拌下料机改造方案论证摘要：该文主要讨论了基于plc的搅拌下料机料位控制系统的设计和实现。关键词：料位控制，plc,超声波测距传感器，导电棒引言：搅拌下料机储料仓储料多少无法控制以致储料过满，料仓搅拌电机时常堵转以致烧坏电机，同时起不到搅拌下料的作用。现欲对设备进行改造，在其中加入控制以期达到正常、安全使用的目的。改造方案描述：在储料仓加入可测量料位高度装置，由以往经验确定料位高度对装置进行设置，达到指定料位给出信号，信号控制搅拌仓的开闭，从而控制料位，使搅拌电机正常运行。改造方案一在储料仓仓顶加入超声波测距传感器，如示意图所示：搅拌电机超声波测距传感器料位 当料位过高时即超声波测距传感器所测

2、得的长度小于给定最小值时给PLC信号X0，此时PLC控制搅拌仓阀门关闭。当料位过低时即超声波测距传感器所测得的长度大于给定最大值时给PLC信号X1，此时PLC控制搅拌仓阀门开启。搅拌仓阀门开闭可由气缸动作完成。注：该方案中超声波测距传感器是否能够准确测出该种粉状料位位置，需进行实际测试。超声波传感器的介绍 超声传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声传感器有两大类，即电声型与流体动力型。电声型主要有：1压电传感器；2磁致伸缩传感器；3静电传感器。流体动力型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同，超声传感器的

3、结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声检测和诊断中习惯上都把超声传感器称作探头，而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”。 压电传感器属于超声传感器中电声型的一种。探头由压电晶片、楔块、接头等组成，是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转换的一种传感器件，是超声波检测装置的重要组成部分。压电材料分为晶体和压电陶瓷两类。属于晶体的如石英，铌酸锂等，属于压电陶瓷的有锆钛酸铅，钛酸钡等。其具有下列的特性：把这种材料置于电场之中，它就产生一定的应变；相反，对这种材料施以外力，则由于产生了应变就会在其内部产生一定方向的电场。所以，只要对这种材料加以交变电场，它就会产生交变的应变，从而

4、产生超声振动。因此，用这种材料可以制成超声传感器。 传感器的主要组成部分是压电晶片。当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者即为超声波的接收。超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成。这种超声传感器需要的压电材料较少，价格低廉，且非常适用于气体和液体介质中。在压电陶瓷上加有大小和方向不断变化的交流电压时，根据压电效应，就会使压电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方向在一定范围内是与外加电压的大小和方向成正比的。也就是说，在压电陶瓷晶片上加有频率为f0交流电

5、压，它就会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气等媒介，便会发出超声波。如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用，这将会使其产生机械变形，这种机械变形是与超声机械波一致的，机械变形使压电陶瓷晶片产生频率与超声机械波相同的电信号。 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的，超声波发内部结构如图2.1所示，它有两个压电晶片和一个共振板，当它的两极外加信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转化为电信号，这时它就成为波传感器。 压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频

6、率，即中心频率f0。发射超声波时，在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率一致。这样，超声传感器较高的灵敏度。当所用压电材料不变时，改变压电陶瓷晶片的几何尺寸，就常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制成各种频率的超声传感器超声波传感器的内部结构由压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、底座、引线属壳及金属网构成，其中，压电陶瓷晶片是传感器的核心，锥形辐射喇叭使和接收超声波能量集中，并使传感器有一定的指向角，金属壳可防止外界力压电陶瓷晶片及锥形辐射喇叭的损坏。金属网也是起保护作用的，但不影响与接收超声波。 超声波测距原理及实现 超声波的指向性强,能量消耗缓慢,遇到障碍物后反射效率高,是测距的良好载

7、体。测距时由安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收,由定时器计时。首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时,超声波在介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来,当接收器收到反射波后立即停止计时。这样,定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t(s)。由于常温下超声波在空气中的传播速度约为340m/s,所以发射点距障碍物之间的距离为: S=340 t/2=170 t (1)由于单片机内部定时器的计时实际上是对机器周期T机的计数,设计中时钟频率fosc取12MHz,设计数值N,则 T机=12/fosc=1s,t=N T机=N10-6(s) S=17

8、0NT机=170N/106(m) 或S=17N/103(cm) (2) 程序中按式(2)计算距离。可以看出主要部分有：(1)供应电能的脉冲发生器（发射电路）；(2)使接收和发射隔离的开关部分；(3)转换电能为声能，且将声能透射到介质中的发射传感器；(4)接收反射声能（回波）和转换声能为电信号的接收传感器；(5)接收放大器，可以使微弱的回声放大到一定幅度，并使回声激发记录设备；(6)记录/控制设备，通常控制发射到传感器中的电能，并控制声能脉冲发射到记录回波的时间，存储所要求的数据，并将时间间隔转换成距离。 在超声波测量系统中，频率取得太低，外界的杂音干扰较多；频率取得太高，在传播的过程中衰减较大

9、。故在超声波测量中，常使用40KHz的超声波。目前超声波测量的距离一般为几米到几十米，是一种适合室内测量的方式。由于超声波发射与接收器件具有固有的频率特性，具有很高的抗干扰性能。距离测量系统常用的频率范围为25KHz300KHz的脉冲压力波，发射和接收的传感器有时共用一个，或者两个是分开使用的。发射电路一般由振荡和功放两部分组成，负责向传感器输出一个有一定宽度的高压脉冲串，并由传感器转换成声能发射出去；接收放大器用于放大回声信号以便记录，同时为了使它能接收具有一定频带宽度的短脉冲信号，接收放大器要有足够的频带宽度；收/发隔离则使接收装置避开强大的发射信号；记录/控制部分启动或关闭发射电路并记录发射的瞬时及接收的瞬时，并将时差换算成距离读数并加以显示或记录。PLC程序设计的一般步骤1绘制系统的功能图。2设计梯形图程序。3根据梯形图编写指令表程序。4对程序进行模拟调试及修改，直到满足控制要求为止。调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。PLC控制系统的设计步骤可参考图 1 图 1 PLC控制系统的设计步骤改造方案二 在储料仓仓顶插入三根导电棒，分别用胶木绝缘。由于仓料导电，则在不同料位高度不同回路导通。如示意图所示：导电棒3导电棒1导电棒2料位搅拌电机导电棒顶端1、2之间连接并提供24V电压，导电棒顶端1、3之间连接并提供24V电压。当料位漫过导电棒3时