1、龍源期刊網 電子皮帶秤設計及選擇作者：劉新利張華田冰來源：山東工業技術2013年第05期        0 引言        電子皮帶秤產品作為一個工業現場常用的計量產品，用戶群體龐大，焦化、水泥、電廠、礦山、冶煉、化工等行業都有很大的用量。市場前景廣闊，它安裝在輸送機皮帶下方，對輸送機皮帶上的散狀物自動進行稱量。        1 系統組成 &

2、#160;      電子皮帶秤稱重系統主要包含：1）稱重傳感器的秤架；2）測速傳感器；3）具有算法軟件計算機；4）稱重放大變送器組成。如圖1所示。        其中秤架一般由稱重托輥、支撐臂、稱重臂、橫梁、稱重傳感器組成，支撐臂的一端鉸接在輸送機的機架上，成為支點，另一端與稱重臂的一端垂直固定連接，稱重臂的另一端與稱重傳感器一端垂直懸掛連接，稱重傳感器的另一端懸掛在橫梁上，橫梁固定在輸送機的機架上，稱重托輥垂直懸掛連接，稱重傳感器的另一端掛在橫梁上，橫

3、梁固定在輸送機的機架上，稱重托輥垂直固定在稱重臂的中部，直接接觸運輸皮帶，物料的重量通過稱重臂傳遞到傳感器。秤架的作用時是通過稱重傳感器采集重量信號。        目前各生產廠家的電子皮帶秤的放大器大部分是將壓力傳感器的0-20mv信號經放大后再傳送到計量儀表中，這其中有的是將放大器與儀表做成一體，有的是將放大器與儀表分為兩個部分。前一種方式決定了儀表只能放在現場，因為0-20mv信號太弱，無法進行遠距離傳輸。后一種方式儀表可以不放在現場，但距離不能太遠，因為如果距離遠，電壓傳輸過程中一方面會衰減，另一方面在復雜

4、的現場環境中電壓信號易受干擾。有的生產廠家采用西門子稱重模塊，此方式的缺點：一是，稱重模塊較貴；二是，稱重模塊是以通信方式將壓力信號傳送到儀表中，這也決定了稱重模塊與儀表之間的距離不能遠，因為在工業現場中通信是最不可靠的。        在各個應用電子皮帶秤的現場中，幾乎見不到工控機直接采集多個電子皮帶秤放大器信號，從而在工控機上直接進行計量控制的場景，基本上都是計算機與現場的儀表進行通信，從而使控制室的人員能夠觀察到現場的數據。其原因一是因為電子皮帶秤應用較早，當時沒有工控機，生產廠家便形成了固有的只靠儀表來采樣

5、計算的模式。但最根本的原因還是因為通常控制室離現場都較遠，電壓信號不適于遠程傳輸。        2 原理及設計        皮帶上運動物料的重量，通過稱重傳感器的重力測量，轉換為對應的電信號。        皮帶運行速度通過速度傳感器進行跟蹤測量，并輸出對應的電脈沖信號。二次儀表部分對上述兩種采集的信息進行運算處理，從而顯示瞬時流量和累計總量。 

6、;       皮帶在勻速傳送物料的情況下，在時間T內總輸送量為：        W=q.v.T 公式1        式中：q單位長度皮帶上的物料重量（N.m）；        V皮帶傳送速度（m/s）；       

7、 T傳送時間（s）。        事實上，皮帶上的物料一般是不均勻的，皮帶的速度也是波動的，因此T時間內的總輸送量，應是瞬時輸送量對時間的積分值。        物料按要求的配入量，經配料盤或電動機給到稱量皮帶機上，均勻鋪在其上的物料經過稱量區時，由稱量托輥及稱框作用于稱重傳感器上。當傳感器承受質量時，由于彈性元件變形，使橋壁電阻失去平衡，橋路產生不平衡輸出正比質量的毫伏信號，經毫伏變送器將信號放大并轉換成0-20mV的電流

8、信號，再經質量顯示儀表及比例積分單元，分別指示出瞬時量和積累量。當實際下料量與給定值（再經電流表）發生偏差時，調節器給出偏差電流信號，經過轉換電壓信號，自動改變電磁調度異步電動機的轉速，進而改變配料盤的工作轉速；或者改變電磁振動器的工作電壓，進而改變電磁振蕩器的振幅，使下料量調到給定值，實行閉環自動調節。        為了能達到遠距離傳輸，就需采用脈沖傳輸方式；為了保證計量精度，需提高頻率；為了保證0-20mv信號放大后的穩定性，放大倍數還不能大。為了提高采樣信號的穩定性，軟件中每秒只采集五次信號值，將五次信號值

9、求平均后再計算出相對應的脈沖數。慣常的做法是根據脈沖數計算出相應的脈沖周期，在單片機定時器中斷內發出脈沖信號，但多數情況下單片機定時器無法實現所要求的周期性中斷，因此在放大器的主程序中采用循環方式發出脈沖。放大器的CPU與儀表的CPU在時鐘上必然存在微小的差異，鑒于此，采集脈沖的方案為儀表每計時一秒便會發出一個持續10ms的開關信號作為同步時鐘，放大器接收到此信號后便會發出壓力信號脈沖供儀表接收。放大器每次最多發送10922個脈沖，每個脈沖周期為80us，這就保證了放大器的CPU一秒之內必定能將所需要的脈沖個數全部發送完畢。      

10、;  儀表內有多個參數，計算時需用到大量的單元，一般都采用外部數據存儲器，但現場可能會有干擾，導致數據變化的事情也常發生。因此本儀表不用類似于6264之類的外部數據存儲器，儀表的參數均存放在CPU的EEPROM中，開機后將參數讀入CPU本身的內部擴展的AUX-RAM中，將動態保存的數據從外部的串行存儲器也讀入AUX-RAM中。由于所有數據的運算均在CPU本身的內部RAM或AUX-RAM中進行，所以數據極為安全可靠。        3 系統主要優點    &

11、#160;   3.1 放大器與儀表是分離的，放大器將壓力信號轉變成脈沖傳輸到儀表。由于是脈沖傳輸，所以儀表便可放置在遠距離處，改變了傳統電子皮帶秤的儀表只能放在現場或離上料皮帶較近之處的狀況，突破了距離上的限制。        3.2 放大器上采用了ADCU834作為CPU，此CPU能采集壓力傳感器放大后的信號進行高精度的A/D轉換。為了提高采樣信號的穩定性，軟件中每秒只采集五次信號值，將五次信號值求平均后再轉換成相應的脈沖數。    

12、0;   3.3 放大器本身可接測速器，接近開關或旋轉編碼器及常用的兩線制測速器均可（NPN型的或PNP型的均可，用跳線選擇）。        3.4 儀表上所有數據的運算均在CPU本身的內部RAM或AUX-RAM中進行，數據極為安全可靠，不存在由于如使用片外存儲器可能會受干擾或質量不好而引起數據變化的現象。        3.5 儀表的鍵盤膜沒用傳統的PVC膜，而是采用了線路板膜，使得按鍵的長期可靠性大大提高。        4 結語        電子皮帶秤用途廣泛，市場前景光明。廣泛地應用于冶金、電力、煤炭、礦山、港口、化