生产线自动称重控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

生产线自动称重控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

24XP DC/DC/DC（输入点 14 点，输出点 10 点）。 选用一个模拟量输入模块： EM235（ 4 路模拟量输入 ,1 路模拟量输出）。 称重传感器的选择 称重传感器类型的选择 称重传感器是力传感器当中一个重要的品种 ,实际应用及其广泛。 称重传感器中最多的是电阻应变式称重，应变片是称重传感器的核心单元，弹性体是基础组成部分。 称重传感器按结构类型分主要有 S 型双连孔式传感器，柱式传感器，轮辐式与桥式传感，柱环式传感器，剪切梁式传感器和单 S 梁式传感器 . S 型双连孔式传感器量程范围一般在 2Kg 到 500Kg，这种类型称 重传感器河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 9 抗偏， 抗侧能力较强。 柱式传感器的测量范围都很大，一般最大可以达到几百吨，它刚性好，抗过载能力强，加工也简单，重量也比较轻。 轮辐式传感器由于结构的对称性，所以能够承受大的侧向力，由于它有较大的滞后误差，很多场合都被桥式传感器所取代。 桥式传感器的弹性体形状像桥，因此得得名。 桥式传感器精度高，标定方便，普遍应用于汽车秤跟平台秤等多个场合。 柱环式传感器由于本身的结构特性目前大多仅用于测量拉力，其精度一般在 到 之间。 剪切梁式传感器运用剪切原理制作而成，精度跟稳定性都很高，一般都不需要 要线性补偿都能达到要求。 它不受测力点变化的影响。 测量范围在几十 Kg 的场合一般选用单 S 梁式传感器，它不适合在振动大的时候使用。 由以上内容，本方案的称重传感器选择剪切梁式传感器。 称重传感器选型的原则 1．稳定性的选择 传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。 影响传感器长期稳定性的因素除其本身结构外，主要是使用环境。 因此，要使传感器具有良好的稳定性，必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择适合的传感器，或采取适当的措施，减小环 境的影响。 环境对称重传感器会造成如下影响： （ 1）高温环境造成传感器的涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化。 （ 2）露天粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。 （ 3）在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响。 （ 4）电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。 （ 5）易燃、易爆环境必须选用特制的防爆传感器。 传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 10 以确定传感器的性能是否发生变化。 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所 选用的传感器稳定性要求更严格，要能经受住长时间的考验。 2．灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望灵敏度越高越好。 因为只有灵敏度高时，与被测量对应的输出信号值才比较大，有利于信号处理。 但灵敏度高时，与被测量无关的外界噪声也会被放大系统放大，影响测量精度。 因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的干扰信号。 3．对传感器数量和量程的选择 传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数（支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定）而定。 传感器量程的选择可 依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。 根据经验，一般应使传感器工作在其 30%～ 70%量程内，但有较大冲击力的衡器，在选用传感器时，一般要使传感器工作在其量程的 20%～ 30%之内，才能保证传感器的使用安全和寿命。 4．精度的选择 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。 传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。 这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中 选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就选用精度等级能满足要求的传感器称重传感器。 精度选择满足下列两个条件： （ 1）满足称重变送器输入的要求。 传感器的输出信号必须大于或等于称重变送器要求的输入信号。 （ 2）在对传感器精度选择的时候，应使传感器的精度略高于理论计算值。 本方案中，物料对衡器冲击小，且物料重 5000g，选择 4 个 5000g 的传感器，使传感器工作在其 30%～ 70%量程内，正好满足要 求。 河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 11 托利多 MTB5 称重传感器 根据 和 的结论，选择托利多 MTB5 单点式波纹管焊接密封不锈钢传感器。 1．托利多 MTB5 称重传感器产品特点 （ 1）获得荷兰 NMI 颁发的 OIML R60 C3 证书 （ 2）安装高度低 （ 3）不锈钢材质 （ 4）焊接密封，防护等级 IP68 （ 5）防爆性能满足 EEx ib tlc T4 要求 （ 6）同 HBM Z6 兼容 （ 7）可提供高温传感器，最高工作温度为 200℃ （ 8）适用于包装秤、皮带秤和化工等行业的配料称重控制。 2．托利多 MTB5 称重传 感器技术指标： 技术指标如表 21 所示。 表 21 MTB5 称重传感器技术指标 额定容量 kg 5 灵敏度 mV/V 2177。 不重复性 %. ≤ 滞后 %. ≤177。 续表 21 非线性 %. ≤177。 蠕变（ 30 分） %. ≤177。 零点输出 %. ≤177。 1 温度补偿范围 ℃ 10～ +40 工作温度范围 ℃ 20～ +65 灵敏度温度系数 %Load/ ℃ ≤177。 零点温度系数 %./ ℃ ≤177。 输入阻抗 Ω 387177。 4 输出阻抗 Ω 350177。 1 绝缘电阻 MΩ ≥ 5000(直流 50V) 河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 12 建议激励电压 V(DC/AC) 5～ 15 最大激励电压 V(DC/AC) 20 安全过载 %. 150 极限过载 %. 300 防护等级 IP68 电缆长度 m 3 称重变送器的选择 称重变送器的用途和特点 1．用途 称重变送器是一种将物理量变换成电信号，将毫伏信号输出的传感器经隔离放大转换成标准直流信号的变送器。 通常采用 SMT 工艺，针对工 业过程的电阻应变式信号传感器而设计制造，适用于不同规格称重传感器。 称重变送器在工业称重过程中常用的一种变送器，广泛应用于数据采集、信号传输转换和集散称重控制系统和配料系统，主要应用于水泥、混凝土、玻璃、造纸、塑胶、化工、冶金、有色、棉纺、试验机等行业称重式料位、重量负荷、张力、拉压力信号的变送、显示、检测等。 2．特点 称重变送器 有稳定性好，输出信号可以直接用 PLC 等控制，安装简易。 AT10 模拟型称重变送器 根据工程的实际情况和传感器的数量，我们选择 AT10 模拟型称重变送器。 1． AT10 模拟型称重变送器规格，如表 22 AT10 称重变送器规格所示。 表 22 AT10 称重变送器规格 电源 24Vdc177。 15% 传感器激励电压 10Vdc ( 最多 4 x 350 传感器 ) 功耗 6W 可用输出 0–5Vdc, 0–10Vdc, 0–20mA 或 4–20mA 满刻度输入范围 3mV－ 30mV 可选 河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 13 线性度 + %满刻度 安装 DIN 导轨安装 尺寸 (长 高 宽 ) 125mm 90mm 65mm 接线 端子块，节距 传感器连接 4 线 + 屏蔽 储存温度 20 至 + 50 176。 C 工作温度 10 至 +40 176。 C（最大相对湿度 85%无冷凝 ) 热稳定性 20ppm / 176。 C 零点标定 使用 4 个拨码开关简单调整 零点标定 使用 20 圈微调筒精确调整 满刻度标定 使用 4 个拨码开关简单调整 满刻度标定 使用 20 圈微调筒精确调整 模拟滤波器 通过 270176。 圈微调筒调整 CE 认 证 EN500811e、 EN500822 EMC、 EN610101 LVD 可选项 115/230Vac 50/60Hz 电源， DIN 导轨安装 2． AT10 接线图和各端子功能 AT10 各端子功能如表 23 所示。 表 23 AT10 各端子功能 20 极 MA 6 极 MB 1. 传感器 1 激励电压 21. 模拟输出 0/420mA+ 2. 传感器 1 激励电压 + 22. 模拟输出 010V+ 3. 传感器 1 信号 – 23. 模拟输出 4. 传感器 1 信号 + 24. 电源 (24V) 5. 屏蔽 25. 电源 (24V)+ 6. 传感器 2 激励电压 26. 接地 7. 传感器 2 激励电压 + 8. 传感器 2 信号 – 9. 传感器 2 信号 + 10. 屏蔽 11. 传感器 3 激励电压 12. 传感器 3 激励电压 + 13. 传感器 3 信号 – 14. 传感器 3 信号 + 河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 14 15. 屏蔽 16. 传感器 4 激励电压 17. 传感器 4 激励电压 + 18. 传感器 4 信号 – 19. 传感器 4 信号 + 20. 屏蔽 3． AT10 总则 本变送器必须安装在 DIN 导轨上，端子块“ MA”的 位置必须垂直处于下方。 为防止变送器在运行过程中受到损坏，请始终保持金属盖子处于关闭状态。 当使用可选的其他电源时，必须就近与变送器安装。 两个装置之间的电缆线不得超过 1 米。 4． AT 10 输入电压 （ 1）输入电压必须和端子块“ MB”相连接。 （ 2）输入电压的范围： 20Vdc 至 28Vdc (24Vdc177。 15%)。 5．与称重传感器的连接 在连接称重传感器之前，请参考以下内容： （ 1）称重传感器的电缆应遵循它们自身的路径。 （ 2）如果传感器电缆为 6 芯导线 (含 +/ sense)，则“ + Sense”必须和“ +Exc”的端子连接在一起；“ Sense”必须和“ – Exc”的端子连接在一起。 （ 3）本变送器连接的称重传感器的最大数量为 4 350 欧姆。 （ 4）激励电压为 10Vdc。 （ 5）本变送器的输入信号范围允许称重传感器具有 13mV/V 的灵敏度。 （ 6）称重传感器必须和端子块“ MA”相连接。 6．模拟输出 （ 1） AT10 变送器可选择电压或电流作为模拟输出。 （ 2）电压输出为 010Vdc；电流输出为 020mA 或 420 mA。 （ 3）电流输出最大负载阻抗为 500。 （ 4）模拟输出的电缆连接必须遵循其自身的路径。 （ 5）使用跳线器 J1 选择 010 V、 0 20mA 或 4 20mA 的模拟输出。 J1 关：420mA； J1 开： 020mA/ 0 10V。 7．模拟滤波器的使用 河北工程大学科学学院 毕业设计（论文） 15 （ 1）跳线器 J2 是用来当模拟输出不稳定时插入模拟滤波器的。 J2 关 : 滤波器可用； J2 开 :滤波器不可用。 （ 2）当顺时针旋转微调筒时，会影响到滤波值的增加。 （ 3）当逆时针旋转微调筒时，会影响到滤波值的减少。 舵机的选择 舵机是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元。 能够利用简单的输入信号 比较精确的转动给定角度的电机系统。 舵机安装了一个电位器或其它角度传感器检测输出轴转动角度，控制板根据电位器的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。 这样的直流电机控制方式叫闭环控制，所以舵机更准确的说是伺服马达。 舵机的规格和选型 舵机的规格主要有几个方面：转速、转矩、尺寸、重量 、材料等。 在做舵机的选型时。