基于LabVIEW的搅拌机控制系统设计.pdf

2011年4月 农机化研究 第4期 基于LabVI EW的搅拌机控制系统设计 石晋，卢博友 (西北农林科技大学机械与电子工程学院，陕西杨凌712loo) 摘要：当搅拌机内的物料粘度发生较大变化时，需要对搅拌机的速度进行相应的控制。为了实现控制过程的 自动化，设计了～种基于LabVIEw的、直流电机驱动的搅拌机控制系统。通过检测搅拌机主轴的负载转矩，结合 相关的硬件，利用LabVIEw完成数据采集、分析和处理，进而完成对搅拌机转速的实时控制。通过建立直流电动 机的动态数学模型，对控制过程进行了模拟仿真。 关键词：扭矩测垣；hbVIEw；直流电机；转速控制 中图分类号：TP273；S126 文献标识码：A 到扭矩值，并根据扭矩值设定所需转速。对于直流电 O 引言 一 动机的速度控制，以直流他励电机为例，其机械特性 在食品加工以及纳米高分子材料的生产过程中， 方程为 通常用搅拌机对物料或溶液进行混合。在某些物料 U一，。R。 ，1、 的混合过程中，其粘度会发生较大变化，粘度的变化 凡21雨厂 ‘1) 会引起搅拌机负载转矩的变化。不同的粘度往往要 式中∥一电枢供电电压(V)； 求不同的搅拌速度，粘度越高需要的搅拌速度越低。 L一电枢电流(A)； 目前这一过程的实现多为人工手动控制，由于难以把 尺。一电枢回路总电阻(n)； 握物料粘度的变化，控制精度也比较低。本系统将综 C。一电势系数； 合扭矩检测技术、虚拟仪器技术以及数据采集卡技 中一励磁磁通(Wb)。 术，实现控制过程的实时化、自动化，从而减轻操作人 由式(1)可以看出，改变电机的电枢电压、磁通和 员的劳动强度，提高工作效率。 电枢电阻均可以改变电机的速度。综合考虑本系统 检测对象的特点，采用改变电枢电压的控制方式，这 1 系统设计原理 也是最简单和最有效的方式。 物料粘度是控制搅拌机转速的重要参数，当粘度 由前面确定的设定转速，根据式(1)并结合实际 变大时，搅拌所需的转矩也会变大，因此可以通过检 测搅拌机主轴的扭矩，衡量物料粘度的变化，进而对 的电压信号经数据采集卡传至驱动电路，即可完成对 搅拌速度做出调整。控制系统主要由扭矩检测模块、 电机的速度控制。 数据传输模块、虚拟仪器模块、数据输出和驱动电路 hw班w |{!l}距l一信号调理、L—pc桃I—L一设定屯 组成，其原理图如图l所示。 I倦艨器I 传输 l信崎接收{ 1分析得出扭矩l I转速 扭矩传感器检测到的信号经过调理放大，传送至 单片机，经单片机内部的A／D转换模块将模拟信号转 换为数字信号；再经无线传输模块和相应的接口设备 图l系统原理图 送至计算机，使用LabVIEw对数据进行处理，从而得 Fig．1 Sy8tem∞hemtic8 收稿日期：20lO一07