專利名稱：網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動測量與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可遠程操作的網(wǎng)絡(luò)型皮
帶輸料動態(tài)計量儀表。
背景技術(shù)：
冶金、化工、碼頭等現(xiàn)場中，多種物料通過皮帶輸送，隨著技術(shù)的進步，要求自動化 程度越來越高，遠程標(biāo)定、測量及控制、無需人工現(xiàn)場參與，遠程控制皮帶輸料稱量的標(biāo)定、 測量全過程越來越需要，對皮帶輸料進行動態(tài)自動化計量的要求提到了議事日程上來。電 子皮帶秤由于其精度高、誤差小以及環(huán)境適應(yīng)能力強等優(yōu)點，自上世紀80年代以來廣泛應(yīng) 用于我國礦山、火電廠、碼頭等行業(yè)部門，為企業(yè)物料的計量節(jié)省了大量的人力、物力和財 力。而隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動化技術(shù)的發(fā)展，改變了電子皮帶秤量的人工記 錄、統(tǒng)計、報表、電話匯報消耗大量人力、物力和財力的現(xiàn)場運作模式，而以自動化、智能化 和網(wǎng)絡(luò)可視化方式成為可能。[中國計量]雜志2007. 10、p49-50、作者董新光、名稱為"電 子皮帶秤計量及其監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用"公開了一種電子皮帶秤計量的皮帶輸料動態(tài)計量儀 表，系統(tǒng)采用原裝美國MT2001儀表組成多個計算機等設(shè)備，造價高，設(shè)備笨重。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，以實現(xiàn)皮帶稱量全過程自動化，本實用新型提供
一種網(wǎng)絡(luò)型遠程操作皮帶輸料動態(tài)計量儀表。 本實用新型的技術(shù)方案如下 —種網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表，包括中央處理單元，信號輸入單元，信號輸出 單元，網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元，其特征在于中央處理單元分別和信號輸入單元、信號 輸出單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元相連接；中央處理單元由微處理器和與其相連接 的鎖存器、存儲器組成；信號輸入單元包括濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換器，濾波電路輸入端和外部 的稱重傳感器輸出端相連接，濾波電路輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器相連接，以實現(xiàn)對外部稱重信 號的濾波和A/D轉(zhuǎn)換；信號輸入單元還包括光電耦合器和速度采集器，光電耦合器輸出端 和速度采集器相連接，光電耦合器輸入端和外部的測速傳感器相連接，能采集計算皮帶運 動速度；人機交互單元包括顯示器和鍵盤，能完成人與儀表之間的信息交流；信號輸出單 元包括D/A轉(zhuǎn)換器和信號放大電路以及V/I轉(zhuǎn)換電路，能將經(jīng)中央處理單元處理后的數(shù)字 信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并經(jīng)放大處理后再經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換作為電流信號輸出；信號輸 出單元還包括一路繼電器驅(qū)動輸出電路；網(wǎng)絡(luò)通信單元包括光電耦合器和RS-485轉(zhuǎn)換電 路；光電耦合器輸入端和中央處理單元相連接，其輸出端和RS-485轉(zhuǎn)換電路連接，可完成 RS-485信號轉(zhuǎn)換作為網(wǎng)絡(luò)輸出。 本實用新型的工作原理如下測速傳感器測出皮帶速度信號，稱重傳感器測出輸 送皮帶上稱重區(qū)域的物料重量信號，將速度信號和重量信號送入信號輸入單元，信號輸入 單元經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換 計算處理后輸入中央處理單元，中央處理單元計算得出物料的瞬時流量和累計量，輸出正比于流量的模擬信號和脈沖信號，同時數(shù)字顯示相關(guān)信息量，然后儀表
通過網(wǎng)絡(luò)通信單元將其傳輸?shù)浆F(xiàn)場工控機，計算機同步顯示當(dāng)前計量的累計量和瞬時流
量，并可與儀表通訊。儀表對流程的控制是采用開關(guān)量實現(xiàn)的，當(dāng)計量的累計量達到預(yù)設(shè)定
值時，儀表輸出12V的開關(guān)量給繼電器，通過繼電器的一系列動作，使流程設(shè)備停機，確保
自動控制裝運物料的功能?，F(xiàn)場設(shè)備運行狀況是通過采集現(xiàn)場設(shè)備的繼電器開關(guān)量和相關(guān)
設(shè)備的互感器信息來描述的，對其進行處理后再采取RS485通訊方式傳輸?shù)浆F(xiàn)場工控機，
模擬顯示流程情況。為確保現(xiàn)場工控機的網(wǎng)絡(luò)安全，通過RS485通訊將其與調(diào)度室遠程計
算機相連，使調(diào)度室遠程計算機能夠監(jiān)控查詢相關(guān)信息，了解生產(chǎn)狀況，并通過局域網(wǎng)聯(lián)機
TCP/IP通訊，以指定IP地址的形式，實現(xiàn)多個計算機用戶端的管理、監(jiān)視和查詢。 本實用新型中的信號輸入單元接收稱重傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)過信號濾波調(diào)
整放大后送至高精度A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送往中央處理單元，信號輸入單元同時
接收速度信號輸入，對速度信號進行光電隔離后，再送至速度采集器，計算皮帶運動速度后 送往中央處理單元；所述的中央處理單元由微處理器和與其相連接的鎖存器、存儲器等組
成。中央處理單元接收信號輸入單元的重量和速度信息，經(jīng)過存貯、分析、處理后按預(yù)定要 求分別送至信號輸出單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元；所述信號輸出單元接收中央處 理單元處理過的流量數(shù)據(jù)，經(jīng)過光電隔離后經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路和電壓/電流轉(zhuǎn)換電路 轉(zhuǎn)換成4mA 20mA標(biāo)準電流信號輸出，用于PLC等外部設(shè)備輸入，另外一路接收中央處理單 元輸出的開關(guān)量信號，經(jīng)過信號驅(qū)動后通過繼電器輸出參與過程控制；所述網(wǎng)絡(luò)通信單元 從中央處理單元獲得信息，進行鏈路層協(xié)議轉(zhuǎn)換經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)控制器進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)光電隔 離后，通過RS-485電路轉(zhuǎn)換輸出到現(xiàn)場工控機；所述人機交互單元完成人與儀表之間的信 息交流。包括鍵盤和顯示電路。用于顯示瞬時和累計流量以及完成參數(shù)修改等功能。 本實用新型使用時，可將稱重傳感器置于稱體中間位置，將測速傳感器置于皮帶 上，以便于稱重信息和速度信息的采集。 本實用新型的有益效果如下 1、儀表實現(xiàn)了遠程操作和本地操作的無縫銜接，可通過遠程或者儀表本機同時對 儀表進行操作，實現(xiàn)了皮帶稱量全過程自動化。 2、內(nèi)置通訊協(xié)議，便于組成工業(yè)自動化測量網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表 應(yīng)運而生。 3、系統(tǒng)采用多個微處理器替代計算機等設(shè)備，故降低了造價，設(shè)備輕巧。
圖1為網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表結(jié)構(gòu)方框示意圖。 其中1、中央處理單元，2、信號輸入單元，3、人機交互單元，4、信號輸出單元，5、網(wǎng) 絡(luò)通信單元，6、濾波電路，7、 A/D轉(zhuǎn)換器，8、光電耦合器，9、速度采集器，10、顯示器，11、鍵 盤，12、 D/A轉(zhuǎn)換器，13、繼電器輸出電路。 圖2為本實用新型實施例中的信號輸入單元電路圖。 圖3A，圖3B為本實用新型實施例中的中央處理單元與人機交互單元電路圖。 圖4為本實用新型實施例中的網(wǎng)絡(luò)通信單元電路圖。 圖5為本實用新型實施例中的信號輸出單元電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明，但不限于此。
實施例 —種網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表，如圖l所示，包括中央處理單元l，信號輸入 單元2，信號輸出單元4，網(wǎng)絡(luò)通信單元5和人機交互單元3，其特征在于中央處理單元1分 別和信號輸入單元2、信號輸出單元4、網(wǎng)絡(luò)通信單元5和人機交互單元3相連接；中央處 理單元1由微處理器和與其相連接的鎖存器、存儲器組成；信號輸入單元2包括濾波電路6 和A/D轉(zhuǎn)換器7，濾波電路6輸入端和外部的稱重傳感器輸出端相連接，濾波電路6輸出端 和A/D轉(zhuǎn)換器7相連接，以實現(xiàn)對外部稱重信號的濾波和A/D轉(zhuǎn)換；信號輸入單元2還包 括光電耦合器8和速度采集器9，光電耦合器8輸出端和速度采集器9相連接，光電耦合器 8輸入端和外部的測速傳感器相連接，能采集計算皮帶運動速度；人機交互單元3包括顯示 器10和鍵盤11，能完成人與儀表之間的信息交流；信號輸出單元4包括D/A轉(zhuǎn)換器12和 放大電路13以及V/1轉(zhuǎn)換電路，能將經(jīng)中央處理單元1處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號 并經(jīng)放大處理后作為電流信號輸出及繼電器的驅(qū)動輸出。能將經(jīng)中央處理單元1處理后的 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并經(jīng)放大處理后再經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換作為電流信號輸出；信號 輸出單元還包括一路繼電器驅(qū)動輸出電路；網(wǎng)絡(luò)通信單元5包括光電耦合器和RS-485轉(zhuǎn)換 電路；光電耦合器輸入端和中央處理單元l相連接，其輸出端和RS-485轉(zhuǎn)換電路連接，可完 成RS-485信號轉(zhuǎn)換作為網(wǎng)絡(luò)輸出。 圖2，信號輸入單元由高精度A/D轉(zhuǎn)換器U001、運算放大器U002、光電耦合器 U103及八位微處理器U102等電路組成。其中，由電阻電容等分立元件組成濾波電路6，濾 波電路6的輸入端和外部稱重傳感器連接，濾波電路6的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器7相互連接， 外部稱重信號經(jīng)過濾波處理和A/D轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)字信號送至中央處理單元；運算放大器 U002的輸入端與速度傳感器連接，運算放大器U002的輸出端與光電耦合器8連接，速度信 號經(jīng)光電隔離后送至速度采集器9，速度采集器9由八位微處理器U102組成，由速度采集器 9對放大隔離后的速度信號進行處理，將速度信息送至中央處理單元。 圖3A，圖3B，中央處理單元由八位微處理器(U301， U601)，三態(tài)八D鎖存器 (U304，U602)、雙端口靜態(tài)存儲器U305、32k低功耗靜態(tài)存儲器U603、128k閃速存儲器U607 組成。中央處理單元的輸入端與信號輸入單元的輸出端連接，中央處理單元接收信號輸入 單元輸出的稱重信號和速度信號，經(jīng)過存貯、分析、處理后按預(yù)定要求分別送至信號輸出單 元、網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元。其中八位微處理器U301的輸入端和信號輸入單元的 輸出端連接，八位微處理器U301的輸出端經(jīng)三態(tài)八D鎖存器U304鎖存處理后輸入雙端口 靜態(tài)存儲器U305，用以存入數(shù)據(jù)信息；八位微處理器U601的輸入端和信號輸入單元的輸出 端連接，八位微處理器U601的輸出端經(jīng)過三態(tài)八D鎖存器U602鎖存處理后輸入存入32k 低功耗靜態(tài)存儲器U603和128k閃速存儲器U607。用以存入程序信息，八位微處理器U601 對信號分析、處理后按預(yù)定要求將相關(guān)信息分別送至信號輸出單元，網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機 交互單元。 圖4，網(wǎng)絡(luò)通信單元由八位微處理器U401、光電耦合器(U402， U403， U404)、 RS-485收發(fā)器U405組成。網(wǎng)絡(luò)通信單元的輸入端與中央處理單元的輸出端連接，八位微處理器U401接收中央處理單元的信息，光電耦合器(U402， U403， U404)的輸入端和八位微處 理器U401的輸出端連接，用于對八位微處理器U401處理過的輸出信號進行光電隔離后，光 電耦合器(U402， U403， U404)的輸出端與RS-485收發(fā)器U405的輸入端連接，經(jīng)過RS-485 信號轉(zhuǎn)換后輸出到外部RS-485總線上。 圖5，信號輸出單元由12位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器U201、4mA 20mA電流轉(zhuǎn)換器U205、 高增益雙運算放大器U206、光電耦合器(U202， U203， U204)、六上升沿D型觸發(fā)器U208、功率 驅(qū)動芯片U209組成。信號輸出單元的輸入端與中央處理單元的輸出端連接。光電耦合器 (U202，U203，U204)的輸入端和中央處理單元的輸出端連接，用以對中央處理單元的輸出信 號經(jīng)過光電隔離處理，光電耦合器(U202，U203，U204)的輸出端與12位D/A轉(zhuǎn)換器U201的 輸入端連接，用以對信號進行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，12位D/A轉(zhuǎn)換器U201的輸出端與運算放大 器U206的輸入端連接，對信號放大調(diào)整后，運算放大器U206的輸出端與4mA 20mA電流轉(zhuǎn) 換器U205連接，信號經(jīng)4mA 20mA電流轉(zhuǎn)換器U205進行電壓/電流轉(zhuǎn)換，輸出4mA 20mA標(biāo) 準電流信號，用以輸入PLC等外部設(shè)備。六上升沿D型觸發(fā)器U208的輸入端與中央處理單 元的輸出端連接，六上升沿D型觸發(fā)器U208的輸出端與功率驅(qū)動芯片U209的輸入端連接， 功率驅(qū)動芯片U209對信號進行驅(qū)動放大后控制繼電器輸出。 圖3B中的人機交互單元由六上升沿D型觸發(fā)器U608、一組觸摸按鍵和液晶顯示器 組成。六上升沿D型觸發(fā)器U608的輸入端與中央處理單元的輸出端連接，六上升沿D型觸 發(fā)器U608的輸出端控制觸摸按鍵，液晶顯示器，用于完成顯示數(shù)據(jù)和參數(shù)查詢及參數(shù)設(shè)定
等功能。本實施例中的集成電路明細表如下[0028]■ 1AD7710高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換器■2LM358運算放大器■2AT89C2051八位微處理器■3H11L1光電耦合器U201AD532012位數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器U202U203 U204H11L1光電耦合器U205AD6944mA 20mA電流轉(zhuǎn)換器U206LM358運算放大器U20874HC377六上升沿D型觸發(fā)器U209MC1413功率驅(qū)動芯片U301AT89C52八位微處理器U30474HC373三態(tài)八D鎖存器U305IDT7130雙端口靜態(tài)存儲器U401AT89C2051八位微處理器U402U403 U404H11L1光電耦合器U405恵485RS-485收發(fā)器U601AT89C55八位微處理器U60274HC373三態(tài)八D鎖存器U603IS62C25632k低功耗靜態(tài)存儲器
6[0047] U607 28F010 128k閃速存儲器 U608 74HC377 六上升沿D型觸發(fā)器
權(quán)利要求一種網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表，包括中央處理單元，信號輸入單元，信號輸出單元，網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元，其特征在于中央處理單元分別和信號輸入單元、信號輸出單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元和人機交互單元相連接；中央處理單元由微處理器和與其相連接的鎖存器、存儲器組成；信號輸入單元包括濾波電路和A/D轉(zhuǎn)換器，濾波電路輸入端和外部的稱重傳感器輸出端相連接，濾波電路輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器相連接，以實現(xiàn)對外部稱重信號的濾波和A/D轉(zhuǎn)換；信號輸入單元還包括光電耦合器和速度采集器，光電耦合器輸出端和速度采集器相連接，光電耦合器輸入端和外部的測速傳感器相連接，能采集計算皮帶運動速度；人機交互單元包括顯示器和鍵盤，能完成人與儀表之間的信息交流；信號輸出單元包括D/A轉(zhuǎn)換器和信號放大電路以及V/I轉(zhuǎn)換電路，能將經(jīng)中央處理單元處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并經(jīng)放大處理后再經(jīng)過電壓/電流轉(zhuǎn)換作為電流信號輸出；信號輸出單元還包括一路繼電器驅(qū)動輸出電路；網(wǎng)絡(luò)通信單元包括光電耦合器和RS-485轉(zhuǎn)換電路；光電耦合器輸入端和中央處理單元相連接，其輸出端和RS-485轉(zhuǎn)換電路連接，可完成RS-485信號轉(zhuǎn)換作為網(wǎng)絡(luò)輸出。
專利摘要網(wǎng)絡(luò)型皮帶輸料動態(tài)計量儀表，屬自動測量與控制技術(shù)領(lǐng)域，包括中央處理單元，信號輸入等單元，中央處理單元分別和信號輸入等單元相連接；中央處理單元由微處理器及鎖存器、存儲器組成；信號輸入單元包括濾波整形放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器；信號輸入單元還包括光電耦合器和速度采集器；人機交互單元包括顯示器和鍵盤；信號輸出單元包括D/A轉(zhuǎn)換器和信號放大電路以及V/I轉(zhuǎn)換電路；信號輸出單元還包括一路繼電器驅(qū)動輸出電路；網(wǎng)絡(luò)通信單元包括光電耦合器和RS-485轉(zhuǎn)換電路。本實用新型造價低，設(shè)備簡單，使用方便，可實現(xiàn)皮帶稱量全過程自動化。
文檔編號G01G11/00GK201522319SQ20092023882
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者劉敏, 劉文武, 孫亞蕾, 孫式偉, 張繼剛, 李麗, 李振強, 李玉福, 李莉芝, 欒魯民, 王煒煜, 王艷芬, 郝樹紅, 陳曉玲, 齊敏 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司