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摘要：论文主要从机械、控制、计量、检测四个方面对系统进行分析研究。通过对螺旋传输原理的研究，确定了以螺旋输送的方式对粉体进行输送，探讨了利用PLC操控伺服电机的模式，对解决称重模块对投料量的测重、可编程控制器与称重模块的通信问题进行了研究。
关键词：PLC 伺服电机 精准计量
引言：粉体的精密计量加料装置及控制系统具有反应灵敏，精度高，使用方便等特点，在石油，冶金，酿酒行业，以及军事工业等领域都具有广阔的应用前景，
但就目前而言，现在的研究成果仅局限于对少量、精准计量方面的开发与应用，没有对那些既需要大量投料，也对投料精度有一定要求的领域。本课题的研究目的正是打破常规，将大量投料（0.5T-2T）和精确计量（精度在±0.01KG）巧妙地组合在一起。利用PLC强大的控制功能与高精度的称重系统与机械输送装置相结合，组成一个全自动快速精准投料系统。充分发挥其自身的优点，设计出一种精度高、反应灵敏、能够快速实现投料的精密计量装置。从实用角度来看，本课题所探索研究的方向是具有非常重要的实用推广价值。
1 精准计量投料系统总体介绍
1 料斗：磁粉入口，2 螺旋推进器：向进料口输送物料，3 伺服电机及控制器：驱动螺旋推进器，4 称重模块：感应投料重量，并向PLC发出信号，5 PLC及显示系统：显示加料重量，到达设定值后向伺服电机发出停机指令
2 精准计量投料系统各分系统的介绍
从总体结构来看，本套系统共分为机械系统、控制系统、和计量系统三大块。
2.1 机械系统
由于本设计涉及到固体粉料的输送问题，因此本文从固体输送理论入手来研究本课题的机械部分的设计。目前对加料段的固体输送机理存在着不完全一致的论点，但他们都从不同角度阐述和完善了固体输送理论。其中比较有代表性的是达涅耳(Darnell)和莫耳(Mol)于1956年提出的根据固体对固体摩擦的静力平衡为基础建立起来的固体。
1. 达涅耳—莫耳理论的基本假设：
(1) 塑料在螺槽中形成固体塞，且其流速不变。同时固体塞所受的压力只沿螺槽方向变化。
(2) 固体塞与螺槽的所有边（包括机筒内表面、螺槽底部以及螺棱的两侧面）相接触，且它们的摩擦系数与压力无关，仅为温度的函数。
(3) 忽略固体塞密度的变化，以及忽略重力和忽略螺棱顶面与机筒间隙的影响。
(4) 螺槽是矩形的，其槽深不变忽略螺杆和机筒间的间隙的影响。
(5) 机筒相对螺杆运动，螺杆则相对地静止不动。
2. 固体输送速率基本方程的推导：
在作了上面几点假定后，便可对固体塞在螺槽中的运动和受力情况进行如下分析：
式中：Zb一沿螺槽得流道长度
P1一固体输送段计算开始处的压力
P2一固体输送段计算结束处的压力
D一螺杆平均直径
Ws一螺杆根径处垂直于螺棱的螺槽宽度
Wb一机筒内表面处垂直于螺棱的螺槽宽度
φs一螺杆根径处的螺旋升角
φ一平均螺旋升角
φb一机筒内表面处的螺旋升角
fb一固体塞与机筒的摩擦系数
fs一螺杆与固体塞的摩擦系数。
在正常的情况下，式（1-14）右边的三项分别反映了螺棱侧面的摩擦，螺杆底面的摩擦和压力增长这三个因素对固体输送的影响。
2.2 电控部分
1. 伺服电机控制方式
交流伺服电机有 3 种控制模式，包括：速度模式、位置模式和转矩模式。
（1）速度模式：通过模拟量的输入信号或者是脉冲信号实现转动速度的控制。
（2）位置模式：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲信号来确定转动速度的大小，通过脉冲信号的个数来确定转动的角度，也可通过其他通讯方式直接对速度和位移进行赋值。位置模式可以对速度和位置进行很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
（3）转矩模式：通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外输出的转矩的大小。
本系统将采用伺服电机的速度控制模式。交流伺服电机在速度控制模式下，位置控制环处于闲置状态，只有速度环和电流环工作，其中通过模拟量控制速度的速度控制器电路如图4所示。
在速度控制器的输入端将速度指令信号与速度反馈信号进行比较，再通过放大器将该偏差信号放大输出作为多路乘法器的输入信号。运算放大器由反馈阻抗 R1、C1和输入电阻 R0等元件组成近似比例 － 积分型放大器，速度控制系统方框图如图3-5所示。
KP为 PI 控制器比例部分的放大系数，KP=R1/R0; 1/τ1S为积分部分，τ1为 PI 控制器的超前时间常数，τ1=R1C1，s为复变量。为避免零点漂移，在 R1C1两端或 C1两端并联了一个阻值较大的电阻 R2，以降低放大系数，所以该系统是一个近似的无差调速系统。调整电位器 RP1、RP2可以改变放大器的增益，根据 R1、C1可以决定速度控制电路的截止频率。限幅器是限制放大器的输出电流，从而把电机绕组电流限制在一个特定值。
结束语：
本文将本套自动投料系统分为机械系统、控制系统和计量系统三大块来介绍。简要阐述了每个分系统的结构构成和其所在领域的相关技术的发展情况。
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论文作者:朱曦
论文发表刊物:《建筑实践》2019年10期
论文发表时间:2019/9/2
标签：固体论文; 速度论文; 机筒论文; 系统论文; 螺杆论文; 模式论文; 信号论文; 《建筑实践》2019年10期论文;