专利名称：网络型皮带输料动态计量仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动测量与控制技术领域，尤其涉及一种可远程操作的网络型皮
带输料动态计量仪表。
背景技术：
冶金、化工、码头等现场中，多种物料通过皮带输送，随着技术的进步，要求自动化 程度越来越高，远程标定、测量及控制、无需人工现场参与，远程控制皮带输料称量的标定、 测量全过程越来越需要，对皮带输料进行动态自动化计量的要求提到了议事日程上来。电 子皮带秤由于其精度高、误差小以及环境适应能力强等优点，自上世纪80年代以来广泛应 用于我国矿山、火电厂、码头等行业部门，为企业物料的计量节省了大量的人力、物力和财 力。而随着计算机技术、网络技术以及自动化技术的发展，改变了电子皮带秤量的人工记 录、统计、报表、电话汇报消耗大量人力、物力和财力的现场运作模式，而以自动化、智能化 和网络可视化方式成为可能。[中国计量]杂志2007. 10、p49-50、作者董新光、名称为"电 子皮带秤计量及其监控系统的应用"公开了一种电子皮带秤计量的皮带输料动态计量仪 表，系统采用原装美国MT2001仪表组成多个计算机等设备，造价高，设备笨重。
发明内容为克服现有技术的缺陷和不足，以实现皮带称量全过程自动化，本实用新型提供
一种网络型远程操作皮带输料动态计量仪表。 本实用新型的技术方案如下 —种网络型皮带输料动态计量仪表，包括中央处理单元，信号输入单元，信号输出 单元，网络通信单元和人机交互单元，其特征在于中央处理单元分别和信号输入单元、信号 输出单元、网络通信单元和人机交互单元相连接；中央处理单元由微处理器和与其相连接 的锁存器、存储器组成；信号输入单元包括滤波电路和A/D转换器，滤波电路输入端和外部 的称重传感器输出端相连接，滤波电路输出端和A/D转换器相连接，以实现对外部称重信 号的滤波和A/D转换；信号输入单元还包括光电耦合器和速度采集器，光电耦合器输出端 和速度采集器相连接，光电耦合器输入端和外部的测速传感器相连接，能采集计算皮带运 动速度；人机交互单元包括显示器和键盘，能完成人与仪表之间的信息交流；信号输出单 元包括D/A转换器和信号放大电路以及V/I转换电路，能将经中央处理单元处理后的数字 信号转换成模拟信号并经放大处理后再经过电压/电流转换作为电流信号输出；信号输 出单元还包括一路继电器驱动输出电路；网络通信单元包括光电耦合器和RS-485转换电 路；光电耦合器输入端和中央处理单元相连接，其输出端和RS-485转换电路连接，可完成 RS-485信号转换作为网络输出。 本实用新型的工作原理如下测速传感器测出皮带速度信号，称重传感器测出输 送皮带上称重区域的物料重量信号，将速度信号和重量信号送入信号输入单元，信号输入 单元经过A/D转换 计算处理后输入中央处理单元，中央处理单元计算得出物料的瞬时流量和累计量，输出正比于流量的模拟信号和脉冲信号，同时数字显示相关信息量，然后仪表
通过网络通信单元将其传输到现场工控机，计算机同步显示当前计量的累计量和瞬时流
量，并可与仪表通讯。仪表对流程的控制是采用开关量实现的，当计量的累计量达到预设定
值时，仪表输出12V的开关量给继电器，通过继电器的一系列动作，使流程设备停机，确保
自动控制装运物料的功能。现场设备运行状况是通过采集现场设备的继电器开关量和相关
设备的互感器信息来描述的，对其进行处理后再采取RS485通讯方式传输到现场工控机，
模拟显示流程情况。为确保现场工控机的网络安全，通过RS485通讯将其与调度室远程计
算机相连，使调度室远程计算机能够监控查询相关信息，了解生产状况，并通过局域网联机
TCP/IP通讯，以指定IP地址的形式，实现多个计算机用户端的管理、监视和查询。 本实用新型中的信号输入单元接收称重传感器输出的电压信号，经过信号滤波调
整放大后送至高精度A/D转换器，转换成数字信号送往中央处理单元，信号输入单元同时
接收速度信号输入，对速度信号进行光电隔离后，再送至速度采集器，计算皮带运动速度后 送往中央处理单元；所述的中央处理单元由微处理器和与其相连接的锁存器、存储器等组
成。中央处理单元接收信号输入单元的重量和速度信息，经过存贮、分析、处理后按预定要 求分别送至信号输出单元、网络通信单元和人机交互单元；所述信号输出单元接收中央处 理单元处理过的流量数据，经过光电隔离后经数字/模拟转换电路和电压/电流转换电路 转换成4mA 20mA标准电流信号输出，用于PLC等外部设备输入，另外一路接收中央处理单 元输出的开关量信号，经过信号驱动后通过继电器输出参与过程控制；所述网络通信单元 从中央处理单元获得信息，进行链路层协议转换经过网络控制器进行数据处理，经光电隔 离后，通过RS-485电路转换输出到现场工控机；所述人机交互单元完成人与仪表之间的信 息交流。包括键盘和显示电路。用于显示瞬时和累计流量以及完成参数修改等功能。 本实用新型使用时，可将称重传感器置于称体中间位置，将测速传感器置于皮带 上，以便于称重信息和速度信息的采集。 本实用新型的有益效果如下 1、仪表实现了远程操作和本地操作的无缝衔接，可通过远程或者仪表本机同时对 仪表进行操作，实现了皮带称量全过程自动化。 2、内置通讯协议，便于组成工业自动化测量网络。网络型皮带输料动态计量仪表 应运而生。 3、系统采用多个微处理器替代计算机等设备，故降低了造价，设备轻巧。
图1为网络型皮带输料动态计量仪表结构方框示意图。 其中1、中央处理单元，2、信号输入单元，3、人机交互单元，4、信号输出单元，5、网 络通信单元，6、滤波电路，7、 A/D转换器，8、光电耦合器，9、速度采集器，10、显示器，11、键 盘，12、 D/A转换器，13、继电器输出电路。 图2为本实用新型实施例中的信号输入单元电路图。 图3A，图3B为本实用新型实施例中的中央处理单元与人机交互单元电路图。 图4为本实用新型实施例中的网络通信单元电路图。 图5为本实用新型实施例中的信号输出单元电路图。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明，但不限于此。
实施例 —种网络型皮带输料动态计量仪表，如图l所示，包括中央处理单元l，信号输入 单元2，信号输出单元4，网络通信单元5和人机交互单元3，其特征在于中央处理单元1分 别和信号输入单元2、信号输出单元4、网络通信单元5和人机交互单元3相连接；中央处 理单元1由微处理器和与其相连接的锁存器、存储器组成；信号输入单元2包括滤波电路6 和A/D转换器7，滤波电路6输入端和外部的称重传感器输出端相连接，滤波电路6输出端 和A/D转换器7相连接，以实现对外部称重信号的滤波和A/D转换；信号输入单元2还包 括光电耦合器8和速度采集器9，光电耦合器8输出端和速度采集器9相连接，光电耦合器 8输入端和外部的测速传感器相连接，能采集计算皮带运动速度；人机交互单元3包括显示 器10和键盘11，能完成人与仪表之间的信息交流；信号输出单元4包括D/A转换器12和 放大电路13以及V/1转换电路，能将经中央处理单元1处理后的数字信号转换成模拟信号 并经放大处理后作为电流信号输出及继电器的驱动输出。能将经中央处理单元1处理后的 数字信号转换成模拟信号并经放大处理后再经过电压/电流转换作为电流信号输出；信号 输出单元还包括一路继电器驱动输出电路；网络通信单元5包括光电耦合器和RS-485转换 电路；光电耦合器输入端和中央处理单元l相连接，其输出端和RS-485转换电路连接，可完 成RS-485信号转换作为网络输出。 图2，信号输入单元由高精度A/D转换器U001、运算放大器U002、光电耦合器 U103及八位微处理器U102等电路组成。其中，由电阻电容等分立元件组成滤波电路6，滤 波电路6的输入端和外部称重传感器连接，滤波电路6的输出端和A/D转换器7相互连接， 外部称重信号经过滤波处理和A/D转换处理后的数字信号送至中央处理单元；运算放大器 U002的输入端与速度传感器连接，运算放大器U002的输出端与光电耦合器8连接，速度信 号经光电隔离后送至速度采集器9，速度采集器9由八位微处理器U102组成，由速度采集器 9对放大隔离后的速度信号进行处理，将速度信息送至中央处理单元。 图3A，图3B，中央处理单元由八位微处理器(U301， U601)，三态八D锁存器 (U304，U602)、双端口静态存储器U305、32k低功耗静态存储器U603、128k闪速存储器U607 组成。中央处理单元的输入端与信号输入单元的输出端连接，中央处理单元接收信号输入 单元输出的称重信号和速度信号，经过存贮、分析、处理后按预定要求分别送至信号输出单 元、网络通信单元和人机交互单元。其中八位微处理器U301的输入端和信号输入单元的 输出端连接，八位微处理器U301的输出端经三态八D锁存器U304锁存处理后输入双端口 静态存储器U305，用以存入数据信息；八位微处理器U601的输入端和信号输入单元的输出 端连接，八位微处理器U601的输出端经过三态八D锁存器U602锁存处理后输入存入32k 低功耗静态存储器U603和128k闪速存储器U607。用以存入程序信息，八位微处理器U601 对信号分析、处理后按预定要求将相关信息分别送至信号输出单元，网络通信单元和人机 交互单元。 图4，网络通信单元由八位微处理器U401、光电耦合器(U402， U403， U404)、 RS-485收发器U405组成。网络通信单元的输入端与中央处理单元的输出端连接，八位微处理器U401接收中央处理单元的信息，光电耦合器(U402， U403， U404)的输入端和八位微处 理器U401的输出端连接，用于对八位微处理器U401处理过的输出信号进行光电隔离后，光 电耦合器(U402， U403， U404)的输出端与RS-485收发器U405的输入端连接，经过RS-485 信号转换后输出到外部RS-485总线上。 图5，信号输出单元由12位数字/模拟转换器U201、4mA 20mA电流转换器U205、 高增益双运算放大器U206、光电耦合器(U202， U203， U204)、六上升沿D型触发器U208、功率 驱动芯片U209组成。信号输出单元的输入端与中央处理单元的输出端连接。光电耦合器 (U202，U203，U204)的输入端和中央处理单元的输出端连接，用以对中央处理单元的输出信 号经过光电隔离处理，光电耦合器(U202，U203，U204)的输出端与12位D/A转换器U201的 输入端连接，用以对信号进行数字/模拟转换，12位D/A转换器U201的输出端与运算放大 器U206的输入端连接，对信号放大调整后，运算放大器U206的输出端与4mA 20mA电流转 换器U205连接，信号经4mA 20mA电流转换器U205进行电压/电流转换，输出4mA 20mA标 准电流信号，用以输入PLC等外部设备。六上升沿D型触发器U208的输入端与中央处理单 元的输出端连接，六上升沿D型触发器U208的输出端与功率驱动芯片U209的输入端连接， 功率驱动芯片U209对信号进行驱动放大后控制继电器输出。 图3B中的人机交互单元由六上升沿D型触发器U608、一组触摸按键和液晶显示器 组成。六上升沿D型触发器U608的输入端与中央处理单元的输出端连接，六上升沿D型触 发器U608的输出端控制触摸按键，液晶显示器，用于完成显示数据和参数查询及参数设定
等功能。本实施例中的集成电路明细表如下[0028]■ 1AD7710高精度模/数转换器■2LM358运算放大器■2AT89C2051八位微处理器■3H11L1光电耦合器U201AD532012位数字/模拟转换器U202U203 U204H11L1光电耦合器U205AD6944mA 20mA电流转换器U206LM358运算放大器U20874HC377六上升沿D型触发器U209MC1413功率驱动芯片U301AT89C52八位微处理器U30474HC373三态八D锁存器U305IDT7130双端口静态存储器U401AT89C2051八位微处理器U402U403 U404H11L1光电耦合器U405恵485RS-485收发器U601AT89C55八位微处理器U60274HC373三态八D锁存器U603IS62C25632k低功耗静态存储器
6[0047] U607 28F010 128k闪速存储器 U608 74HC377 六上升沿D型触发器
权利要求一种网络型皮带输料动态计量仪表，包括中央处理单元，信号输入单元，信号输出单元，网络通信单元和人机交互单元，其特征在于中央处理单元分别和信号输入单元、信号输出单元、网络通信单元和人机交互单元相连接；中央处理单元由微处理器和与其相连接的锁存器、存储器组成；信号输入单元包括滤波电路和A/D转换器，滤波电路输入端和外部的称重传感器输出端相连接，滤波电路输出端和A/D转换器相连接，以实现对外部称重信号的滤波和A/D转换；信号输入单元还包括光电耦合器和速度采集器，光电耦合器输出端和速度采集器相连接，光电耦合器输入端和外部的测速传感器相连接，能采集计算皮带运动速度；人机交互单元包括显示器和键盘，能完成人与仪表之间的信息交流；信号输出单元包括D/A转换器和信号放大电路以及V/I转换电路，能将经中央处理单元处理后的数字信号转换成模拟信号并经放大处理后再经过电压/电流转换作为电流信号输出；信号输出单元还包括一路继电器驱动输出电路；网络通信单元包括光电耦合器和RS-485转换电路；光电耦合器输入端和中央处理单元相连接，其输出端和RS-485转换电路连接，可完成RS-485信号转换作为网络输出。
专利摘要网络型皮带输料动态计量仪表，属自动测量与控制技术领域，包括中央处理单元，信号输入等单元，中央处理单元分别和信号输入等单元相连接；中央处理单元由微处理器及锁存器、存储器组成；信号输入单元包括滤波整形放大电路和A/D转换器；信号输入单元还包括光电耦合器和速度采集器；人机交互单元包括显示器和键盘；信号输出单元包括D/A转换器和信号放大电路以及V/I转换电路；信号输出单元还包括一路继电器驱动输出电路；网络通信单元包括光电耦合器和RS-485转换电路。本实用新型造价低，设备简单，使用方便，可实现皮带称量全过程自动化。
文档编号G01G11/00GK201522319SQ20092023882
公开日2010年7月7日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者刘敏, 刘文武, 孙亚蕾, 孙式伟, 张继刚, 李丽, 李振强, 李玉福, 李莉芝, 栾鲁民, 王炜煜, 王艳芬, 郝树红, 陈晓玲, 齐敏 申请人:莱芜钢铁集团有限公司