1引言
在冶金、矿山、电力等行业，配料工序是十分重要的环节。而这些行业的生产现场环境比较恶劣，往往采用人工“跑盘”的计量手段，劳动强度大。利用MCS-51单片机和DCS系统设计的配料秤系统，解决了配料的自动检测与控制问题。
2设计思路
2.1配料秤系统的组成
配料秤由其上方电振给料机供料。为了实施自动配料，提高配料精度,配料秤皮带为可调速皮带。富士G9型变频器同时控制配斜秤皮带和电振给料机的速度。配料秤选用了荷重传感器TY1003.速度传感器CS-40,分别配智能变送器DBZ-D及变送器BSQ-2,秤的二次表用8031单片机设计。二次表的一路瞬时量输出4~20mA电流信号经配电器SDBT-211隔离后，分两路分别进入S-9000系统和Infi-90系统。系统的示意图如图1所示。

2.2秤的计景原理
秤的计量原理为：当皮带机单位长度上物料重量为q,皮带的速度为p时,皮带机上每秒钟内单位长度上通过物料的重量为qv.那么皮带机在时间段内通过的物料为Jqvd£（积分区域为h-如的3时间段），配料秤所有的信号都以此量为基础演变而出。
2.3秤信号的变换
秤的测速传感器是带有40槽的光栅程，直径为0.15m,每转一圈相当于皮带行走了0.471m,电气原理如图2所示。

在图2中，皮带的速度快慢通过光栅感应出GK102导通时间的长短，它和信号端+5V脉冲的宽度成反比。因此在变送器的输出端得到成反比的4~20mA电流信号，在生产时其运行速度被调整至20mA对应0m/s,18mA对应0.8m/s（上限速度，相对与变频器运行在50Hz）,其常用速度为0.4m/s,对应19mA电流。
秤的荷重传感器共2只，量程为30kg,辎出信号为0~20mv.秤的量程被定义在0~20t/h（常用流量约16t/h）,为了便于计算其单位皮带上的料重，对变送器的输出端定义为20kg/m对应20mA,0kg/m对应4mA,若皮带速度为0.4m/s,下料量为16t/h,则DBZ-II变送器的电流输岀为15.11mA,这项工作需要在校秤时，先用磅秤量出单位皮带上的料重，再在DBZ-II变送器上准确地调校输出电流值。
2.4单片机二次表的软、硬件设计
2.4.1硬件的工作原理
秤的二次表原理图如图3所示（不包括电源部分），是用8031单片机为CPU来设计的。重量和速度的电流信号经多路选通器4051选通分别进入"V网络中,转变成0,4~2V的电压信号，输入A/D5G14433中。8031的P24P2.5口作为4051的选通信号，A/D被当作CPU的外部数据存储器的一个单元，用MOVXA,@R;指令将A/D数据从R）读入。因运行程序较小，只用了一片2716EPROM,且其地址线只用TPo.o-P0.7,当8031读2716的数据时，8D锁存器373锁存2716的地址。此外P。口还轮流输出瞬时流量值至发光8段数码管（包括小数点）LED,其显示格式为xx.xX（t/h）。4位LED的选通信号由Pi.*-Pi」给出。二次表的量程由外部的4位KBM型拨盘开关来设定，量程4位数的设定格式为XX,Xx（t/h）’每一位都是4位二进制的8421BCD码，这4位数还要用软件变成十六进制的数,正是因为量程的没置用的是硬件，所以二次表的量程参数不需要用后备电池来保存。拨盘BCD码由P10-P13处输入，其选通信号为P2.0-P2.3-配料秤的瞬时流量由P3口输出，其8位数字量输入0832D/A中，经放大和V/I网络的转换变成4-20mA的标准电流信号至DCS系统中。在单片机的运行中，让定时器T。处于工作方式2,每125ms产生一次中断，作一次累加流量值的工作，当累加至1t时，由P2.6输出一脉冲，驱动电磁计数器计量累积值。

2.4.2软件流程图
二次表的软件包括一个主程序、两个子程序、一个中断服务程序。主程序流程图如图4所示。
在图4中①、②处要调用BCD玛转换为十六进制数的子程序，将拨盘量程值和A/D值的BCD码分别转化为十六进制数。在主程序②处还要调用乘法子程序，对速度和重量信号作乘法运算，计算出瞬时流量。定时器To每125ms启动中断程序，将瞬时流量值送累加单元中累积。

2.5配料秤和DCS构成的系统
2.5.1和S-9000构成的闭环PID调节系统
由S-9000和配料秤构成的调节系统控制框图如图5所示。

在S-9000系统中，主要的工控软件为3C图,配料秤采集来的流量信号PVftS-9000系统中通过預处理，和SE9002操作员盘上来的设定值SP在PID软件包中运算后，输出MV值，去控制变频器的频率,从而控制下料量。在正常控制方式下，软手操、手操器都可以当作是控制信号的通路。通过在生产中的摸索,P、I、D的参数分别被调0.449min,5.9min,0.07min.2.5.2和lnfi-90的联系
配电器的另一路电流信号被送至lnfi-90的设备控制级中。在此系统中，利用Infi-90的CAD,SLDG软件编制了料流量的瞬时、趋势、累积画面,并可在lnfi-90的操作员站OIS-40上显示。
3结束语
本配料秤系统自1998年在马钢烧结厂投运以来巳稳定地运行至今，提高了生产自动化水平，降低了劳动强度，其配料精度可达0.5%.

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