1、数字信号电子皮带机秤在骨料称量上的创新与应用魏 晓 峰摘 要 数字信号电子皮带机秤称重计量在冶金、采矿、化工、火电、粮食等行 业已得到广泛的应用，水 电行 业的混凝土骨料 计量也多有应用。本文描述了数字信号电子皮带机秤称重计量的基本原理以及在班多水电站骨料计量过程中对数字信号电子皮带机秤的改进、技术创新、高性价比、分类计量的应用和相关特点。关键词 数字信号 电子皮带机称 技术创新 性价比高 分类计量 应用1 引言黄河班多水电站为黄河干流龙羊峡以上、茨哈至羊曲河段水电规划的第 2 个梯级电站，电站装机容量 340MW。班多水电站砂石加工系统布置于坝址左岸、坝轴线下游，位于进厂公路的下游侧，场地高
2、程约 2756.5m，毛料采用团结料场的天然料。系统承担班多水电站工程所需的成品砂石骨料生产任务，系统毛料处理能力 370t/h，成品生产能力 315t/h。班多水电站所需砂石料包括大石、中石、小石、天然砂和人工砂。对于这些散状物料如何进行准确分类持续计量是保证拌合系统混凝土拌制质量的基础，本文将对此问题进行描述。2 数字信号电子皮带机秤2.1 数字信号电子皮带机秤工作原理数字信号电子皮带机秤用于对皮带传输机上运送的散状物料做持续动态计量，具有结构简单，称量准确、性能稳定、操作方便等优点。广泛应用于冶金、煤炭、化工、电力、建材、矿山、港口等行业。它主要采集两个参数，一个是重量信号，另一个是速度
3、信号。重量信号是通过在皮带运输机上安装的称量秤架上的传感器转换的，在皮带下面有一个压力传感器，把信号传给单片机，通过单片机处理后以数字形式显示出来，有瞬时流量和累计流量。速度信号是通过电机测速传感器转换的。称重时，承重装置将皮带上的重力传递到称重传感器上，承重传感器即输出正比于物料重力的压力（mv）信号，经放大器放大后送 AD 转换器变成数字量 A，送到运算器；物料速度输入速度传感器后，速度传感器即输出脉冲数字信号 B，也送到运算器；运算器对 A、B进行运算后，即可得到这一测量周期的物料量。对每一测量周期进行累计，即可得到皮带上连续通过的物料总量。2.2 数字信号电子皮带机秤的组成数字信号电子
4、皮带机秤由皮带输送机、承重装置、称重传感器、测速传感器、测量显示、数据处理装置显示屏显示等组成。称重传感器： 由质量转换为电量的转换元件。测速传感器： 由转速转换为电量的转换元件。测量显示和数据处理装置： 又称为显示仪表，包括放大电路，模数转换电路，微处理系统（包括 CPU、存储器、中断控制、接口电路等） ，显示电路，信号通信电路等。2.3 数字信号电子皮带机秤计量原理在皮带中间位置的称重架是一种传递装置，它把作用在称重棒上的力传送给称重传感器，传感器把压力 P 转换为正比于物料重量的电压信号输出。电子皮带机秤把正比于皮带速度的滚筒转速 V，转变成脉冲信号，测出皮带速度 V。皮带机秤处理器接受
5、来自压力传感器的重量信号 q 与数字测速器的速度信号 V 后，通过 CPU 模块运算，得到物料的瞬时流量，累计流量。瞬时流量：Q=qV 式中 Q瞬时流量；q单位长度上的重量，物料重量 PAD 码数（莫属转换码）K，K 为系数。单位时间内走过的距离，就是电子皮带机秤的速度：V=S/T累计重量：W = 在一定时间内对瞬时流量进行积分就是该0().tndt时间段内的物料重量。数字信号电子皮带机秤重量和速度采样过程: 当电子皮带机秤运行时，在 t1 时间内，脉冲发生器发出的脉冲数，代表皮带走过的距离 S；当皮带机秤秤架有物料时，压力传感器输出 024mv 正比于重量的电压信号，该信号经称重放大器放大处
6、理为 05v的电压并经 A/D 转换后送给 CPU 进行运算，这样就完成了一次重量和速度采样。2.4 数字信号电子皮带机秤信号的传输称重传感器信号的变送和远程传输技术对皮带机秤的计量精度有很大影响，称重传感器的输出信号一般只有几百 V 至几十 mV，实际应用中安装在皮带输送机上的称重传感器与安放仪器仪表监控室的计量仪器往往有几十米到几百米的距离，而且皮带输送机现场工作环境恶劣，存在粉尘、振动、噪音以及电磁干扰等，传感器的微弱信号极易受到干扰。因此我们在传感器微弱的信号现场放大成 05V 信号，直接以直流电压信号进行远距离传输，这种方法简单易行，但是采用电压传输，对传输线上阻抗的变化敏感，从而限
7、制了传输信号的传送距离。物 料 称重传感器 信号放大器滤波、AD 转换微机系统积分运算数字显示审稿：薛杰 数字信号电子皮带机秤信号传输原理图根据实际情况，将信号放大器安置在距离监控室较近的距离，对信号的衰减影响较小。3 数字信号电子皮带机秤改进在数字信号皮带机秤安装和调试完成后发现：安装好的皮带机秤只能把各种物料累加到一块，不能分类累加，必须安排专人全天 24 小时守在皮带机秤监视器守候，分别记下通过皮带机秤的物料种类及其重量，造成人员紧张和管理费用增加。由于物料种类和开启的给料设备有关，如果能把给料设备的开启信号和数字信号皮带机秤称量信号协同处理接可以解决分类计量问题。所以，如何将给料机的开
8、启信号和数字信号皮带机秤称量信号协同处理是一个关键问题。经过研究，在给料机和弧门下面安装交流接触器，通过交流接触器把给料机和弧门开启转化成弱电信号，并分别把信号传送到计算机显示屏上，通过微机处理程序，使给料设备信号和皮带机秤称量信号协同处理，以此达到自动分类计量目的。方法如下：（1）每个给料机和弧门都由一个交流接触器来控制，交流接触器由电磁结构、触头系统、灭弧装置、支架及底座等组成。触头系统分为主触头和辅助触头两种，主触头用来控制电动机，用于主电路;而辅助触头接在控制回路中用于控制电路，起到控制作用。我们只需在交流接触器上安装辅助触头组来扩展辅助触头数量，再将从触头处得到的信号传输到皮带机秤上
9、即可。（2）在 24 个大石给料机的交流接触器上都安装 DELIXI F4-11 型辅助触头组，将24 个 F4-11 的常开触头并联在一起，再连接到皮带机秤的装置中，这样可以保证 24 台大石给料机中的一台或同时几台工作时信号都能传递到皮带机秤。皮带机秤控制箱中从触头组的信号线连接到 JQX-13F 电磁式继电器上，再连接保护装置到皮带机秤的微处理系统。信号传递过程如下：打开给料机控制柜上开启按钮，信号到交流接触器的辅助触头，辅助触头常开触头动作变闭合，主触头常开触头然后动作变闭合，给料机电动机开始工作。主触头的信号反馈到连接上的辅助触头组上，辅助触头常开触头动作变闭合，信号再传递到控制箱的
10、电磁式继电器上，继电器上的常开触点连接，信号就传输到了微处理系统，经过系统分析物料开始累加到大石上，最后在电脑显示屏上面显示出来。中石和小石的连接和大石一样。（3）因为各种下料机到皮带机秤有不同的距离，如果下料机停止时皮带机秤将自动停止计料，将会有一些积料留在皮带上，这些料不会累加到皮带机秤上。通过延时来解决这一问题，首先算出各个下料机到皮带机秤的距离，除以皮带运行速度得到了各种物料从下料口到皮带机秤的时间，以这个时间作为延时时间，即下料口开启后，经过延时时间后皮带机秤才开始计量，下料口关闭时，经过延时时间后皮带机秤才结束计量，做到“颗粒全收” 。（4）接下来又发现了一个问题：大石、中石、小石
11、的给料机开启后，给料机通过两个电机振动保证持续下料，可以给皮带机秤稳定的信号；而砂子的下料是通过电动弧门，因为电动弧门开启后将自动断电，接触器上的主触头仍处于常开状态，不能通过在砂子交流接触器上安装辅助触头来取信号。这个问题怎么解决，经过几天地观察、讨论和研究，决定另辟一条路子，因为砂子的皮带运输机与大中小石的皮带运输机不在同一条廊道，从电动弧门上不能解决这一问题，转换了一下角度从砂子的输料皮带上找突破口，在运输砂子的皮带电动机上取信号，电动机启动时电流信号通过信号线传输到控制箱中的继电器上，继电器常开触点连接，信号就传输到了微处理系统，经分析物料将累加到砂子上。4 技术创新点4.1 先进性在
12、设计中采用信息管理、数字通讯、工业控制、屏幕显示等先进技术和成熟产品相结合，确保系统的先进性。4.2 可靠性在设计时要考虑到硬件和软件相互关联、功能相互独立、相互补充和完善，同时利用微处理系统和延时系统使计料更准确、更可靠。4.3 经济性无需人工辅助计量，不需皮带机秤的分类计量记录人员，降低运行管理费用。4.4 灵活性系统具有调整灵活，控制功能完善，数据处理方便，显示操作集中、人机界面友好、安装调试方便、能适应现场生产过程的功能。4.5 自动化程度高目前国内水电项目上骨料计量都是人工和计算机辅助计量，存在计量误差，而且需要计量记录人员。本项目增加了测速传感器、测量显示、数据处理装置显示屏显示等新技术对骨料的计量实施监视和控制，自动分类汇总骨料称量数据和打印报表。4.6 性能价格比较高数字信号皮带机秤的改进的人员和设备投入大概将近 1.5 万元，为今后 4 年的运行提供了良好的自动化骨料计量平台，节省了 20 万元的计量运行管理费用。5 运行情况经过一年多运行管理实践，改进的数字信号皮带机秤操作简单、性能稳定、功能齐全、界面良好，自动化程度高，只要经过皮带机秤称量的做到“颗粒分类全收” ，并节约了计量运行管理费用，具有较高的性能价格比，对于工期较长的项目比较经济适用。
