3 系统主要组成
3.1 控制器
考虑到本控制系统属于小系统,并且输入、输出口不多。所以本系统控制器采用西门子S7-200机型(CPU224)PLC外加一个EM231模块构成。为实现准确计量,本系统除开关量控制外,还加上分辨率较高的模拟量通道。系统中开关量输入信号有启动按钮、停止按钮、称斗门状态、气源压力开关、具塞三角瓶检测输入等检测信号;开关量输出有粗细进料气缸、放料气缸、称斗门气缸等控制信号和一些显示、报警输出信号。模拟量输入模块。EM231接收传感器质量输入信号、其中称量斗门关闭检测用接近开关,缓冲料门、称重斗门和夹袋由电磁阀带动气缸来控制。
3.2 称量传感器
目前,在称质技术领域中广泛应用电阻应变式传感器,分为金属丝电阻应变式和半导体应变式两种。前者具有精度高、温度影响小、线度和重复性好的优点,但价格较高,输出灵敏度低,后者性能与前者相反。在精度和温度特性方面较前者差一个数量级,而输出灵敏度比前者高一个数量级,价格为前者的一半。根据实际控制要求和工作环境,选用CHBL3型号S型双连孔弹性体称重传感器,系统中选用两个传感器,采用串联方法。
CHBL3型号S型双连孔弹性体称重传感器工作原理如图4所示。图中,E为9 V的叠层电池,R1~R4是称重传感器的4个电阻应变片,R5、R6与RW1组成零点调整电路。当载荷为零时,调节Rw1使液晶显示屏显示为零。A1,A2为双运放集成电路LM358中的两个单元电路,组成了一个对称的同相放大器,A/D转换器采用ICL7106双积分型A/D转换器,液晶显示采用液晶显示片。
对于因温度变化对桥接零点和输出灵敏度的影响,即使采用同一批应变片,也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差,所以对要求精度较高的传感器,必须进行温度补偿,解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片,并从外部对它加以适当的补偿。
非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线性误差的原因很多,一般来说主要是由结构设计决定,通过线性补偿也可得到改善。
滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由于粘合剂为高分子材料,其特性随温度变化较大,所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。由于饲料各种含量的检测都在室内完成。所以这一要求并不影响它的称量精度。
4 结语
由于PLC具有结构简单、计量准确、工作可靠等优点。现在很多工矿企业在控制技术上均采用了PLC控制技术。但此技术在饲料检测应用中目前还未见报道。本课题组成员大胆进行改革,采用PLC控制技术进行饲料称量控制。经过几次测试,效果不错。
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