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稱重傳感器的選型及接線
稱重傳感器是地磅的核心，廣泛應用于稱重計量域。結合稱重傳感器的基本知識與具體實踐，介紹了在鋼鐵燒結 生產(chǎn)混料系統(tǒng)中如何利用稱重傳感器。
1.稱重傳感器的原理及選用原則
把稱重物料放置在秤合上，載荷通過秤體將重量傳遞給稱重 傳感器，稱重傳感器把作用在它上面的被測力準確的轉(zhuǎn)換為相 應的mV電信號。該信號經(jīng)前置放大、濾波、MD轉(zhuǎn)換。由微處理 器(單片機)對信號處理后，數(shù)字顯示部位直接顯示稱重值。
稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素，實際的使用當中 我們主要從下列幾個因素考慮。
(1)使用環(huán)境
稱重傳感器實際上是種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信 號輸出裝置。用傳感器 先要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境， 這點對于正確選用傳感器至關重要，它關系到傳感器能否正常 工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個地磅的可靠性和安全 性。般情況下，若在高溫環(huán)境下使用，應選用高溫稱重傳感器 或帶有冷卻水管的稱重傳感器;若在高寒地區(qū)使用，應采用帶有 加溫裝置的稱重傳感器;在易燃，易爆環(huán)境下使用，必須選用防 爆傳感器。因此相應的環(huán)境因素下我們必須選擇對應的傳感器 才能滿足必要的稱重要求。
(2)傳感器的量程
稱重傳感器在實際使用時，應考慮秤體的重量以及振動、沖 擊、偏載等情況。因此選用傳感器量程時，要考慮諸多方面的因 素，保證傳感器的安全和壽命。根據(jù)經(jīng)驗，般應使傳感器工作 在其30%~70%量程內(nèi)，但對于些在使用過程中存在較大沖 擊力的地磅，如動態(tài)軌道衡、動態(tài)汽車衡等，在選用傳感器時， 般要擴大其量程，使傳感器工作在其量程的20%~30%之內(nèi)，使 傳感器的稱量儲備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命。
(3)傳感器的準確度
傳感器的準確度等包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢 復、滯后、重復性、靈敏度等技術指標。在選用傳感器時，不要單 純追求高等的傳感器，而既要考慮滿足地磅的準確度要求， 又要考慮其成本。對傳感器等的選擇必須滿足下列兩個條 件：①滿足儀表輸入的要求。②滿足整合地磅準確度的要求。
2.稱重傳感器的選型及接線
數(shù)據(jù)是切控制的基礎，而本控制系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)來源是 靠三個稱重傳感器得到的。因此，對傳感器的選型就顯得很重要 了。稱重其實就是測量壓力，電器式壓力檢測儀表主要有壓電 式、電阻式、振頻式等。電阻式有可分為應變式和壓阻式兩種。
應變式壓力傳感器具有以下優(yōu)點：結構簡單、使用方便、工 藝成熟、價格便宜、性能穩(wěn)定可靠、靈敏度高、測量速度快、適合 靜態(tài)和動態(tài)測量等，易于實現(xiàn)測量過程的自動化和多點同步測 量。但是應變片電阻易受溫度影響，測量時需加以補償或修正。
鑒于應變式壓力傳感器具有以上優(yōu)點，本系統(tǒng)選用了該種 型號的傳感器。在應變片將被測壓力轉(zhuǎn)換成電阻的相對變化率 之后，通常采用電橋電路將其進步轉(zhuǎn)化成電壓或電流信號，根 據(jù)電源的不同，電橋分為直流電橋和交流電橋。其中直流電橋分 為單臂橋路、半橋差動電路、全橋差動電路。單臂橋路的非線性 誤差較高;半橋差動電路靈敏度比單臂橋路提高了倍，而且當 負載電阻很大時，沒有非線性誤差，同時還可以起到定的溫度 補償作用;全橋差動電路的電壓靈敏度高，為單臂工作電橋的四 倍，為半橋差動電路的兩倍，電路本身具有定的溫度補償電 路，且?guī)ж撦d能力強，當負載電阻很大時，沒有非線性誤差。
直流電橋的優(yōu)點是準確度高、穩(wěn)定性好，電路簡單、調(diào)節(jié)方 便，電橋與后續(xù)儀表間的連接導線不會形成分布參數(shù)，因此對導 線的連接方式要求較低;其缺點是易引入工頻干擾，后接的直流 放大器般都比較復雜，且易受零漂和接地電位的影響。
鑒于此本系統(tǒng)中選用的傳感器是全橋差動電路的應變片式 壓力傳感器，雖然相對于其它的轉(zhuǎn)換電路來說，其性能，但 是仍然有比較明顯的溫漂和時漂，為此必須采取補償措施，其 常用的補償方法有電橋補償方法和熱敏電阻補償方法，本系統(tǒng) 采用的是熱敏電阻式補償方法。
由于配料配方的保密要求，現(xiàn)只能舉例來說明選擇型號的 方法。假設其配方是消石灰22kg，白云石1kg，石灰石2kg。則 消石灰的比重為88%，白云石為4%，石灰石為8%。現(xiàn)假設稱重 出現(xiàn)+50g的誤差，其造成的變化如表1。
從表1中很明顯地可以看出，白云石對配方的影響大，其 次是石灰石，后是消石灰。這就要求我們選型的時候，白云石稱重傳感器的度要求高，其次是石灰石和消石灰。根據(jù)現(xiàn) 場的實際情況，我們選取LSA-50KG型號的傳感器作為白云石 和石灰石的稱重傳感器，選取LSA-100KG型號的傳感器作為 消石灰的稱重傳感器。為了盡量減少現(xiàn)場電磁干擾對信號傳輸 的影響，傳感器與變送器之間的信號傳輸線為RVVP-4X 0.5mm。其設計框圖和現(xiàn)場接線圖如圖1、圖2。
3.信號的轉(zhuǎn)換
稱重傳感器所測量的數(shù)據(jù)是模擬信號，雖然經(jīng)過變送器處 理，但其信號仍然無法讓工控機識別，必須將模擬信號轉(zhuǎn)變成標準的數(shù)字信號才行，故現(xiàn)用塊研華PCL-813端子板來對變送 器的信號進行處理，本系統(tǒng)選用的具體型號是PCLD-881，工控 機的型號為IPC-610。
研華PCL-813是款32路單端帶隔離的模擬量輸入卡， 常應用于工業(yè)現(xiàn)場和實驗室。其特點是：32路單端帶隔離的模 擬量輸入;12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換;多種模擬量輸入范圍， 可以通過軟件設定;軟件觸發(fā)模式;支持多種語言開發(fā)，如巳A- SIC、Delphi、C 和 C++等。
測試時用PCL-10137-1/2/3 (37芯D型電纜，1，2或3 米)將PCL-813與ADAM-3937連接，這樣PCL-813的32個 模擬輸入通道就和ADAM-3739的32個接線端子-對應， 可通過將輸入信號連接到接線端子來測試PCL-813的32路 模擬輸入。
在數(shù)據(jù)采集中，模擬量輸入基本上都是以電壓信號輸入。為 了達到準確測量并防止損壞應用系統(tǒng)，正確的信號連接是非常 重要的。PCL-813是32路單端帶隔離模擬量輸入數(shù)據(jù)采集卡， 當測量個電壓信號時，將信號源段接入到個端子上，信號 源另端接到地端子上(五個模擬地中的任何個)。沒有涉及 的參數(shù)均選用系統(tǒng)默認值。
PCL-813(PCLD-881)板卡和IPC-610工控機連接直接 用PCL-10137-1/2/3，無需其它設備。
4.結束語
本系統(tǒng)已在湖北某鋼鐵公司生產(chǎn)流水線上得到應用。幾年 來連續(xù)正常運行，取得了良好的效果，給該公司帶來了良好的效 益，該產(chǎn)品混料的純度有大幅度提高。*達到了設計要求;同 時，系統(tǒng)自動化程度高，維護簡單，使用方便，降低了工人勞動強 度。相信本系統(tǒng)中的稱重混料系統(tǒng)對于有類似生產(chǎn)線的控制系 統(tǒng)設計具有定的參考價值。