連續(xù)式水泥計量裝置制造方法
【專利摘要】一種連續(xù)式水泥計量裝置，包括計量螺旋、計量螺旋驅動減速機、給料轉閥、給料轉閥驅動電機、工業(yè)控制電腦、給料轉閥變頻器、重量傳感器，其特點是，為拉式的重量傳感器與計量螺旋吊拉連接，工業(yè)控制電腦與可編程序控制器PLC電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端通過重量變送器與拉式重量傳感器電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端與置于計量螺旋軸端的編碼器電連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端通過計量螺旋變頻器與計量螺旋連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端依次與給料轉閥變頻器、給料轉閥驅動電機電連接。具有體積小，重量輕，計量精度高、通用性好、性能可靠、維護和使用均方便等優(yōu)點，能夠滿足我國高速公路要求。
【專利說明】連續(xù)式水泥計量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及計量領域，是一種連續(xù)式水泥計量裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國公路建設要求的不斷提高，原來穩(wěn)定土攪拌設備的水泥容積計量方式已經達不到配料精度的要求，于是如圖1所示的現(xiàn)有的連續(xù)式水泥計量系統(tǒng)在穩(wěn)定土設備上得到了較普遍的應用?，F(xiàn)有的連續(xù)式水泥計量裝置，計量螺旋的計量精度已經超過了 ±5%，不能達到標準±2%以內的要求?，F(xiàn)有的連續(xù)式水泥計量裝置存在著:1)裝置自重大，通常都重達300公斤，超過了計量系統(tǒng)中最佳的量程比；2)計量水泥的螺旋轉數(shù)112轉/分，對于本裝置中壓式傳感器來說，它的轉數(shù)引起的機械振動(隨著負載的變化)是沒有規(guī)律的，反應到電信號時，擾動量特別大，無論用哪種濾波方式，都無法提取到準確的重量信號，導致誤差嚴重的超出范圍；3)計量部分所有信號傳入工控機，板卡畢竟是插拔件，而作業(yè)現(xiàn)場灰塵特別大，使板卡的穩(wěn)定性大大下降，另外板卡的抗干擾能力很差?？偠灾F(xiàn)有的連續(xù)式水泥計量裝置存在著結構不合理，體積大，重量大，計量精度差，滿足不了公路建設的要求。而迄今為止尚未有文獻記載克服上述缺點，解決現(xiàn)存問題，新結構的連續(xù)式水泥計量裝置的報道和實際應用。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠滿足我國高速公路要求，體積小，重量輕，計量精度高、通用性好、性能可靠、維護和使用均方便的連續(xù)式水泥計量裝置。實現(xiàn)本實用新型目的所采用的技術方案是，本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能夠滿足我國高速公路要求，體積小，重量輕，計量精度高、通用性好、性能可靠、維護和使用均方便的連續(xù)式水泥計量裝置。
[0004]實現(xiàn)本實用新型目的所采用的技術方案是，一種連續(xù)式水泥計量裝置，它包括計量螺旋、計量螺旋驅動減速機、給料轉閥、給料轉閥驅動電機、工業(yè)控制電腦、給料轉閥變頻器、重量傳感器，所述計量螺旋與計量螺旋驅動減速機連接，計量螺旋的進料口上設置給料轉閥，給料轉閥與給料轉閥驅動電機連接，其特征是，還包括可編程序控制器PLC、計量螺旋變頻器、重量變送器和編碼器，所述重量傳感器為拉式重量傳感器，拉式重量傳感器與計量螺旋吊拉連接，所述工業(yè)控制電腦與可編程序控制器PLC電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端通過重量變送器與拉式重量傳感器電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端與置于計量螺旋軸端的編碼器電連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端通過計量螺旋變頻器與計量螺旋連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端依次與給料轉閥變頻器、給料轉閥驅動電機電連接。
[0005]本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置的給料轉閥把水泥輸送到計量螺旋中，當水泥被計量螺旋向前推動時，其重量的變化被拉式重量傳感器檢查出來，4-20mA重量信號傳送到工業(yè)控制電腦，工業(yè)控制電腦計算出水泥的流量，當設定流量 > 實際流量時，工業(yè)控制電腦輸出4-20mA信號到給料轉閥變頻器，使計量螺旋的轉數(shù)加快，增大水泥的供給量，反之減慢，具有體積小，重量輕，計量精度高、通用性好、性能可靠、維護和使用均方便等優(yōu)點，能夠滿足我國高速公路要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為現(xiàn)有的連續(xù)式水泥計量裝置電氣控制電路原理框圖；
[0007]圖2為本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置電氣控制電路原理框圖；
[0008]圖3為本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置電氣控制電路原理圖；
[0009]圖4為本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置結構示意圖。
[0010]圖中:1工業(yè)控制電腦，2可編程序控制器PLC，3給料轉閥變頻器，4線性電源，5給料轉閥驅動電機，6重量傳感器，7編碼器，8計量螺旋變頻器，9計量螺旋，10重量變送器，11給料轉閥，12計量螺旋驅動減速機。
【具體實施方式】
[0011]下面利用附圖所示的實施例對本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置作進一步說明。
[0012]參照圖2-圖4，本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置，包括計量螺旋9、計量螺旋驅動減速機12、給料轉閥11、給料轉閥驅動電機5、工業(yè)控制電腦1、給料轉閥變頻器3、重量傳感器6，所述計量螺旋9與計量螺旋驅動減速機12連接，計量螺旋9的進料口上設置給料轉閥11，給料轉閥11與給料轉閥驅動電機5連接，還包括可編程序控制器PLC2、計量螺旋變頻器8、重量變送器10和編碼器7，所述重量傳感器6為拉式重量傳感器6，拉式重量傳感器6與計量螺旋9吊拉連接，所述工業(yè)控制電腦I與可編程序控制器PLC2電連接，可編程序控制器PLC2的輸入信號端通過重量變送器10與拉式重量傳感器6使用4X1.0mm2KVVRP屏蔽電纜連接，屏蔽電纜可以減少電磁信號干擾重量信號?？删幊绦蚩刂破鱌LC2的輸入信號端與置于計量螺旋9軸端的編碼器使用4X1.0mm2KVVRP屏蔽電纜連接，可編程序控制器PLC2的輸出信號端通過計量螺旋變頻器8與計量螺旋9使用普通YZ4X2.5mm2連接。可編程序控制器PLC2的輸出信號端依次與給料轉閥變頻器3、給料轉閥驅動電機5也使用4X1.0mm2KVVRP屏蔽電纜連接。本系統(tǒng)所有電氣部件之間的連接電纜接頭都使用OT型和UT型銅接線端子。保證電氣信號的可靠傳輸。所述工業(yè)控制電腦I與可編程序控制器PLC2之間使用西門子PR0FIBUS通訊，拉式重量傳感器6的重量信號通過屏蔽電纜連接到重量變送器10，通過放大轉換后4-20mA通過屏蔽電纜輸入到可編程序控制器PLC2的信號端。另外可編程序控制器PLC2的另一個高速計數(shù)信號輸入端與置于計量螺旋9軸端的編碼器7通過屏蔽電纜連接，可編程序控制器PLC2的輸出信號端輸出4-20mA控制計量螺旋變頻器8，計量螺旋變頻器8驅動計量螺旋9電機，拉式重量傳感器6將計量螺旋9的重量信號輸入給重量變送器10，計量螺旋9的重量信號經重量變送器10處理后送到可編程序控制器PLC2的信號輸入端，同時編碼器7將計量螺旋9的轉數(shù)輸入到可編程序控制器PLC2至工業(yè)控制電腦I顯示所有生產過程數(shù)據(jù)，并且處理浮點數(shù)部分的計算與可編程序控制器PLC2交互數(shù)據(jù)，計算出計量螺旋9的水泥實際流量，噸/小時，同時與工業(yè)控制電腦I傳入可編程序控制器PLC2的生產配方比較，用模糊PID調整兩路輸出信號，第一路控制給料機轉閥變頻器3，調整給料機轉閥驅動電機5的轉數(shù)，改變水泥的流量，使實際流量與設定流量達到設定范圍；第二路輸出信號控制計量螺旋變頻器8，使計量螺旋9轉速保持恒定，達到最佳的計量精度；線性電源4為控制電路提供穩(wěn)定、恒源的+24DVC供電單元，保證控制電路可靠地運行。
[0013]參照圖2-圖4，本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置的計量螺旋驅動減速機12為電機通過皮帶輪實現(xiàn)，計量螺旋9使用特制的薄壁螺旋，整體重量大大的減輕，總重不足110公斤，計量螺旋9整體用三只拉式100公斤重量傳感器6吊裝，拉式重量傳感器比壓式傳感器易安裝，而且對安裝的要求不高，即使計量螺旋不水平，對精度影響也甚小，三只拉式重量傳感器6同時受力，只要有重量變化，就能實時的檢測出計量螺旋9內水泥流量的變化。通過計量螺旋變頻器8調整計量螺旋9的轉數(shù)，使計量螺旋9在運行過程中避開機械與電氣的共振，拉大自身固有頻率與共振頻率偏差，拉式重量傳感器6將重量信號送到可編程序控制器PLC2，可編程序控制器PLC2程序使用軟件加權濾波，濾掉干擾信號，將重量信號精確的提取出來供后續(xù)程序使用。計量螺旋變頻器8采用矢量型變頻器，只所以使用矢量型變頻器是基于三相異步鼠籠電動機隨著負載的變化，其轉數(shù)和力矩不是恒定的，通過矢量變頻器可以保證計量螺旋9的力矩恒定，即使轉數(shù)有變化，通過編碼器7測出實際的轉數(shù)，編碼器7采用歐姆龍旋轉編碼器，其型號:E6B2-CWZ5B，500脈沖。系統(tǒng)中的線性電源
(4)是一款輸出+24VDC，電壓調整率:≤0.5%，電流調整率:≤1.0%電壓精度:≤±1.0%，輸出:具有過流、短路、過熱、過壓保護功能的線性電源，是所有計量設備、計算機、傳感器的穩(wěn)定與否的根源。可編程序控制器PLC2是西門子生產的型號為:S7300-CPU314，浮點數(shù)計算功能強大，MPI通訊速率達到187.5KB，程序的掃描時間小于6毫秒，是控制電路的核心元器件，可編程序控制器PLC2將拉式重量傳感器6檢測的重量信號，首先進行濾波，然后按照量程的范圍計算出計量螺旋9內水泥的重量，最后與編碼器7的速度信號(通過螺旋的轉速可以計算出水泥在螺旋內的流動速度)相乘，計算出實際流量(噸/小時)，即:實際流量(噸/小時)=水泥的重量(拉式重量傳感器6) *計量螺旋轉速(編碼器7的速度信號)*螺旋的有效長度。計量螺旋9的實際水泥流量與設定流量比較，由可編程序控制器PLC2進行處理后，模擬量模塊輸出4-20mA直流電流信號分為兩路輸出，一路控制給料轉閥變頻器3，用于調整給料轉閥驅動電機5的轉數(shù)，增加或減少水泥的給料量，使實際流量達到設定范圍之內；另外一路控制計量螺旋變頻器8，無論水泥給料量如何變化，根據(jù)編碼器7測出的轉數(shù)，計量螺旋變頻器8調整計量螺旋9的轉數(shù)使其的轉數(shù)恒定?，F(xiàn)有控制誤差的計算方法，由于單回路PID放大倍數(shù)不夠，而且振蕩較頻繁，使控制系統(tǒng)調不到最佳狀態(tài)，精度無法滿足要求。實際流量(噸/小時)的變化是因為水泥給料重量的變化，而且這個變化是一定存在的，本裝置針對此變化通過提高可編程序控制器PLC2的響應速度、提高分辨率、增加濾波手段，使用P+PI串級調整(即串級PID)。其中:P為比例調節(jié)作用是增加放大倍數(shù)，PI為比例積分調節(jié)，其中P還是比例調節(jié)繼續(xù)放大上一級的P，I為積分時間，使流量的響應速度調整到實際的需要，此參數(shù)調整過大流量的響應過慢精度下降，過小響應過快精度提高但是系統(tǒng)容易振蕩，穩(wěn)定性變差。本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置采用兩路控制，使變頻器的信號與傳感器重量信號、可編程序控制器PLC構成了閉環(huán)回路，實時的對水泥流量進行修正、調整，精度完全達到設計標準。而且運行平穩(wěn)，故障率低。本裝置還具有斷料報警，異常停車，流量超差等報警功能，數(shù)據(jù)實時保存，實時打印，歷史數(shù)據(jù)永遠保留隨時查找等功能。
[0014]本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置的工作原理是:給料轉閥11把水泥輸送到計量螺旋9中，當水泥被計量螺旋9向前推動時，其重量的變化被拉式重量傳感器6檢查出來，0-30mV重量信號傳送到工業(yè)控制電腦1，工業(yè)控制電腦I計算出水泥的流量，當設定流量 > 實際流量時，工業(yè)控制電腦I輸出4-20mA信號到給料轉閥變頻器3，使計量螺旋9的轉數(shù)加快，增大水泥的供給量，反之減慢。
[0015]本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置的技術性能指標為:
[0016]使用環(huán)境海拔小于1000米，
[0017]環(huán)境溫度10-40 °C，
[0018]裝置總裝機容量為120KW，
[0019]輸入總電壓電源380VAC±10%，
[0020]裝置計量精度2%，
[0021 ] 重量傳感器6技術指標為:
[0022]激勵電壓IOVDC，
[0023]輸出電壓2mV/V，
[0024]精度0.2%,
[0025]輸入阻抗3卯Q 土 15%，
[0026]輸出阻抗350 Q 土 15%，
[0027]可編程序控制器PLC2采用CPU314，其技術指標為:
[0028]通訊速率:187.5kBit/s，
[0029]浮點數(shù)運算0.59微秒，
[0030]MMC卡:免維護，
[0031]工作電壓范圍:20.4-28.8VDC,
[0032]模擬量模塊:16位采樣時間:200次/秒。
[0033]本實用新型的連續(xù)式水泥計量裝置所用工業(yè)控制電腦1、可編程序控制器PLC2、給料轉閥變頻器3、線性電源4、給料轉閥驅動電機5、重量傳感器6、編碼器7、計量螺旋變頻器8、重量變送器10、給料轉閥11、計量螺旋驅動減速機12均為市售產品。其中:重量傳感器6采用拉式重量傳感器，編碼器7采用雷格碼編碼器。
[0034]本實用新型連續(xù)式水泥計量裝置的樣機經過I年的實際使用，效果良好，實現(xiàn)了本實用新型目的和達到了所述的效果。
【權利要求】
1.一種連續(xù)式水泥計量裝置，它包括計量螺旋、計量螺旋驅動減速機、給料轉閥、給料轉閥驅動電機、工業(yè)控制電腦、給料轉閥變頻器、重量傳感器，所述計量螺旋與計量螺旋驅動減速機連接，計量螺旋的進料口上設置給料轉閥，給料轉閥與給料轉閥驅動電機連接，其特征是，還包括可編程序控制器PLC、計量螺旋變頻器、重量變送器和編碼器，所述重量傳感器為拉式重量傳感器，拉式重量傳感器與計量螺旋吊拉連接，所述工業(yè)控制電腦與可編程序控制器PLC電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端通過重量變送器與拉式重量傳感器電連接，可編程序控制器PLC的輸入信號端與置于計量螺旋軸端的編碼器電連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端通過計量螺旋變頻器與計量螺旋連接，可編程序控制器PLC的輸出信號端依次與給料轉閥變頻器、給料轉閥驅動電機電連接。
【文檔編號】B28C7/04GK203409896SQ201320512399
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】孟祥彪, 陳世偉, 陳志勇, 王輝, 張立志, 李百軍 申請人:吉林省公路機械有限公司