專利名稱：新型電子皮帶秤控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于動(dòng)態(tài)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是新型電子皮帶秤控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電子皮帶秤是將秤架托輥上的稱重信號(hào)與皮帶速度信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得 到皮帶上流過(guò)的物料的累積量。現(xiàn)有的電子皮帶秤控制器一般采用一體化結(jié)構(gòu)安裝在遠(yuǎn)離 稱重現(xiàn)場(chǎng)的地方，現(xiàn)場(chǎng)稱重信號(hào)和速度信號(hào)經(jīng)過(guò)幾十米、甚至幾百米的距離才能達(dá)到儀表。 已有技術(shù)的缺點(diǎn)是l.信號(hào)干擾現(xiàn)象嚴(yán)重，影響稱重結(jié)果；2.現(xiàn)有稱重儀表采用單片機(jī)實(shí) 現(xiàn)累積運(yùn)算和控制管理，功能不強(qiáng)。 為了克服現(xiàn)有電子皮帶秤控制器的缺點(diǎn)，利用現(xiàn)代先進(jìn)的微機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)， 將現(xiàn)代ARM微處理技術(shù)和通信方式運(yùn)用到電子皮帶秤控制器中，發(fā)明一種抗干擾能力強(qiáng)、 計(jì)量精度高，通訊功能強(qiáng)、便于儀表與其它工業(yè)設(shè)備之間的通訊、可以擴(kuò)充儀表的控制和管 理功能的電子皮帶秤控制器是十分有意義和必要的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種抗干擾能力強(qiáng)、計(jì)量精度高、通訊能力強(qiáng)和功能強(qiáng)
大的新型電子皮帶秤控制器。 本實(shí)用新型的目的這樣實(shí)現(xiàn)的 新型電子皮帶秤控制器，由數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器組成，數(shù)據(jù)采集器和顯示控
制器之間通過(guò)RS-485通訊；數(shù)據(jù)采集器由電源模塊、稱重信號(hào)前置放大濾波模塊、脈沖整
形模塊和高集成單片機(jī)組成；顯示控制器由變壓器、電源模塊、485接口 、 ARM微處理器、鍵
盤、液晶顯示屏組成。 本實(shí)用新型的要點(diǎn)是 電子皮帶秤控制器由兩個(gè)獨(dú)立的部分構(gòu)成數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器。數(shù)據(jù)采集 器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，顯示控制器安裝在監(jiān)控室，二者之間采用RS-485接口通訊。 數(shù)據(jù)采集器完成稱重信號(hào)處理、轉(zhuǎn)速脈沖整形，以及數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算等功能，根據(jù) 上位機(jī)的命令發(fā)送采集的稱重?cái)?shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集器由電源模塊、稱重信號(hào)前置放 大濾波模塊、脈沖整形模塊和高集成單片機(jī)組成。為了保證皮帶秤為安全電壓，電源模塊采 用AC30V輸入。為了減小干擾，提高信號(hào)處理精度，電源模塊將AC30V輸入變成5路隔離的 直流電壓輸出。為了保證工作效果單片機(jī)需要模擬和數(shù)字兩個(gè)隔離電源供電。 單片機(jī)系統(tǒng)采用帶有多路24位AD數(shù)據(jù)采集的多功能單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)采集四 路以上的稱重信號(hào)。單片機(jī)軟件功能為轉(zhuǎn)速脈沖頻率測(cè)量及轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷；四路 傳感器信號(hào)故障診斷；若干個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖進(jìn)行一次稱重?cái)?shù)據(jù)累加；按照顯示控制器命令發(fā)送 稱重?cái)?shù)據(jù)累積值和傳感器故障標(biāo)記。單片機(jī)軟件根據(jù)四路信號(hào)的大小自動(dòng)判斷傳感器故 障，并自動(dòng)切換到2個(gè)傳感器模式。數(shù)據(jù)采集器可以處理四路獨(dú)立的稱重信號(hào)和一路轉(zhuǎn)速 信號(hào)，每一路稱重信號(hào)與四路稱重信號(hào)平均值進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，對(duì)于差值超出門限值的傳感路傳感器計(jì)量模式，然后對(duì)預(yù)判故障的傳感器再次觀測(cè)，其差值 還超出門限值，則認(rèn)定其發(fā)生故障，置故障標(biāo)記。根據(jù)轉(zhuǎn)速脈沖頻率的變化和稱重信號(hào)的 變化情況來(lái)模糊診斷轉(zhuǎn)速傳感器的故障情況轉(zhuǎn)速脈沖頻率突變或消失后且稱重信號(hào)仍在 一定范圍內(nèi)變化，認(rèn)定為轉(zhuǎn)速傳感器故障，置轉(zhuǎn)速傳感器故障標(biāo)記，且啟動(dòng)無(wú)傳感器計(jì)量模 式。單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)速度脈沖頻率自動(dòng)調(diào)整采樣頻率，轉(zhuǎn)速脈沖頻率測(cè)量及轉(zhuǎn)速傳感器故 障診斷；四路傳感器信號(hào)故障診斷；若干個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖進(jìn)行一次稱重?cái)?shù)據(jù)累加；數(shù)據(jù)采集器 根據(jù)上位機(jī)即顯示控制器的命令發(fā)送采集的稱重?cái)?shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，保證累積算法中每次計(jì) 算單元為定長(zhǎng)皮帶段的重量，每個(gè)單元的采樣數(shù)據(jù)累加，當(dāng)ARM系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若干 個(gè)數(shù)據(jù)一起發(fā)送給顯示控制器，完成稱重信號(hào)處理、轉(zhuǎn)速脈沖整形，數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算功能。 轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷原理根據(jù)轉(zhuǎn)速脈沖頻率的變化和稱重信號(hào)的變化情況來(lái)模 糊診斷轉(zhuǎn)速傳感器的故障情況。轉(zhuǎn)速脈沖頻率突變或消失后且稱重信號(hào)仍在一定范圍內(nèi)變 化，認(rèn)定為轉(zhuǎn)速傳感器故障，置轉(zhuǎn)速傳感器故障標(biāo)記，且啟動(dòng)無(wú)傳感器計(jì)量模式。 稱重傳感器故障診斷原理每一路稱重信號(hào)與四路稱重信號(hào)平均值進(jìn)行實(shí)時(shí)比 較，對(duì)于差值超出門限值的傳感器預(yù)判為發(fā)生故障，進(jìn)入兩路傳感器計(jì)量模式，然后對(duì)預(yù)判 故障的傳感器再次觀測(cè)，其差值還超出門限值，則認(rèn)定其發(fā)生故障，置故障標(biāo)記。 顯示控制器完成皮帶秤參數(shù)設(shè)置、零位校準(zhǔn)、重量系數(shù)校準(zhǔn)、實(shí)物標(biāo)定、通訊設(shè)置、 數(shù)據(jù)保存和查詢、PID控制、數(shù)據(jù)顯示等功能。顯示控制器的實(shí)物標(biāo)定算法中采用智能識(shí)別 放料放料結(jié)束的方法，如果放料過(guò)程在用戶設(shè)定的周期內(nèi)沒(méi)能結(jié)束，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)辨識(shí)并順 延一個(gè)皮帶旋轉(zhuǎn)周期。 本實(shí)用新型的創(chuàng)造性在于一是顯示控制器可以根據(jù)用戶需要來(lái)選擇，可以選擇 ARM系統(tǒng)的顯示控制器，也可以選擇工業(yè)控制計(jì)算機(jī)顯示控制器，只要滿足專用的通訊協(xié) 議即可。二是該顯示控制器的處理器具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和管理能力，具有以太網(wǎng)接口和 Modbus協(xié)議的RS-485接口供用戶使用，方便與其他工業(yè)控制器進(jìn)行通訊。三是利用顯示控 制器的強(qiáng)大的處理功能，可以實(shí)時(shí)顯示流量曲線，可以保存和查詢大量的歷時(shí)數(shù)據(jù)；四是可 以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的閉環(huán)控制算法，提高閉環(huán)控制性能，可以方便的用于配料場(chǎng)合。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下 1.顯示控制器可以遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，改善顯示控制器的工作環(huán)境，抗干擾能力增強(qiáng)， 提高電子皮帶秤控制儀表的使用壽命； 2.結(jié)構(gòu)合理，操作控制方便； 3.將現(xiàn)代ARM技術(shù)和通信方式運(yùn)用到電子皮帶秤控制器中，提高計(jì)量精度。
圖1為新型電子皮帶秤控制器組成原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。 新型電子皮帶秤控制器，由數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器組成，二者之間采用RS-485 接口通訊。數(shù)據(jù)采集器由數(shù)據(jù)采集器安裝在現(xiàn)場(chǎng)皮帶秤電氣接線箱內(nèi)，數(shù)據(jù)采集器通過(guò)顯 示控制器送過(guò)來(lái)的交流30V安全電壓供電；數(shù)據(jù)采集器由電源模塊、稱重信號(hào)前置放大濾
4波模塊、脈沖整形模塊和單片機(jī)模塊組成電源模塊采用AC30V輸入，電源模塊的輸出為5 路隔離的直流輸出；前置放大濾波模塊采用AD620放大器和低通濾波組成，把稱重信號(hào)調(diào) 理到0 2. 5V范圍內(nèi)，提高AD采集的精度。 顯示控制器安裝在監(jiān)控室，顯示控制器由ARM微處理系統(tǒng)組成，顯示控制器與數(shù) 據(jù)采集器之間的通訊方式為主從式，顯示控制器是主方，數(shù)據(jù)采集器在接到命令后，根據(jù)命 令標(biāo)識(shí)發(fā)回相應(yīng)的響應(yīng)幀，顯示控制器通過(guò)RS-485總線從數(shù)據(jù)采集器得到的數(shù)據(jù)包括以 下部分稱重?cái)?shù)據(jù)累積值，累積次數(shù)，轉(zhuǎn)速脈沖頻率，故障標(biāo)識(shí)等。顯示控制器的DA輸出用 于閉環(huán)控制算法的輸出，輸出類型為4 20mA電流信號(hào)。干接點(diǎn)輸出具有8個(gè)通道，完成 三種功能一是用于累積量脈沖輸出，二是用于報(bào)警輸出，三是用于用戶自定義。顯示控制 器具有以太網(wǎng)和RS-485兩種通訊接口，供用戶讀取測(cè)量結(jié)果時(shí)使用，也可以遠(yuǎn)程進(jìn)行參數(shù) 設(shè)置。 以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而以，并不用于限制本實(shí)用新型。對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可以有任何更改和變換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則范圍內(nèi)所做的 任何改變、變化、等同替換等都應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種新型電子皮帶秤控制器，由數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器組成，其特征在于數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器之間通過(guò)RS-485通訊；數(shù)據(jù)采集器由電源模塊、稱重信號(hào)前置放大濾波模塊、脈沖整形模塊和高集成單片機(jī)組成；顯示控制器由變壓器、電源模塊、485接口、ARM微處理器、鍵盤、液晶顯示屏組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子皮帶秤控制器，其特征在于電源模塊為AC30V輸 入，5路隔離的直流電壓輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子皮帶秤控制器，其特征在于單片機(jī)為帶有多路24 位AD的多功能單片機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子皮帶秤控制器，其特征在于顯示控制器為ARM系 統(tǒng)顯示控制器，或者工業(yè)控制計(jì)算機(jī)顯示控制器中的一種。
專利摘要現(xiàn)有的電子皮帶秤控制器信號(hào)干擾現(xiàn)象嚴(yán)重，影響稱重結(jié)果；現(xiàn)有稱重儀表采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)累積運(yùn)算和控制管理，功能不強(qiáng)。本實(shí)用新型電子皮帶秤控制器，由數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器組成，數(shù)據(jù)采集器和顯示控制器之間通過(guò)RS-485通訊；數(shù)據(jù)采集器由電源模塊、稱重信號(hào)前置放大濾波模塊、脈沖整形模塊和高集成單片機(jī)組成；顯示控制器由變壓器、電源模塊、485接口、ARM微處理器、鍵盤、液晶顯示屏組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是顯示控制器遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，改善顯示控制器的工作環(huán)境，抗干擾能力增強(qiáng)，提高電子皮帶秤控制儀表的使用壽命；結(jié)構(gòu)合理，操作控制方便；將現(xiàn)代ARM技術(shù)和通信方式運(yùn)用到電子皮帶秤控制器中，提高計(jì)量精度。
文檔編號(hào)G01G11/00GK201464006SQ20092007580
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者張自強(qiáng), 徐志鋼, 李傳江 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)