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水泥包裝機稱重定量控制機構電子化探索

發(fā)布時間:2020-07-20 15:55:21 |來源:網絡轉載

1簡述

稱重控制精度是水泥包裝機的一項主要指標,它不僅關系著袋裝水泥是否符合標準還直接關系到水泥生產廠的經濟利益,所以一般水泥廠對包裝機稱重控制精度都很注意,而如何保證和提高稱重控制精度,則是我們包裝機生產廠家不斷探索的課題。

2老式水泥包裝機禰重和定量控制特點分析

過去的水泥包裝機(如G420D®備機械秤,后來發(fā)展為機電秤,即在機械秤上安裝了感應接近開關,把機械秤的重量指示轉換為位置信號,用位置信號自動關閉出料閘門,實現(xiàn)定量控制。

水泥包裝稱重的特點是動態(tài)稱量,在未關閘之前,托架上的重量總是不停地變化。包裝機每個岀料口的生產能力為15t/h,每袋包裝時間小于12s,去掉上袋和卸袋時間,實際每袋灌裝時間約8s,算得出料口工作時的生產能力約為6kg/sa

對于安裝感應接近開關的機電秤,忽略機械刀口產生的誤差之后,其位置測量精度最高只能達到0.3mm,灌裝時稱重指示位移0.3mm需0.15s,而在0.15s內的岀料量是0.9kg,這0.9kg就是機電秤的極限分辨能力,為袋重的L8%??梢?,接近開關分辨力及機械慣性所致的動態(tài)計算精度較低和控制響應速度太低是袋重誤差較大的主要原因。欲提高包裝機定量控制精度.就必須提高動態(tài)稱量精度和控制的響應速度.因此,必須放棄稱量的機械結構,采用電子稱量技術。

3稱重控制機構電子化發(fā)展概況

國外的水泥包裝機使用電子和微機稱量機構已有二三十年歷史,近幾年,國內水泥包裝機專用稱量和定量控制電子設備的研制及生產開始有了長足進展。從技術來源看,有立足國內獨立開發(fā)的。有引進國外較先進技術的.也有在國外產品基礎上進行二次開發(fā)的,從技術角度則可以把這些產品劃分為兩大類,第一類是以模擬電子技術為主進行稱量和定量控制的產品,第二類則是以數(shù)字電子技術為主的產品。現(xiàn)將這兩類產品的性能和使用情況簡述如下.

3.1模擬電子秤

在取代機械稱量機構的進程中.模擬電子設備是最先投入應用的產品,不僅國內如此,國外亦如此,其工作原理如圖1所示O

模擬電子秤工作原理圖

圖1模擬電子秤工作原理圖
 

由圖可見,從力傳感器輪出表示稱重量的毫伏信號Vs先經過處理整定,然后一路送到顯示器作稱重指示,另一路送到比較器COMP中與設定重量信號進行比較,當稱重達到設定值時,比較器輸出停止海裝的信號V",通過執(zhí)行機構關閉岀料閘門,完成一次包裝循環(huán)。這類模擬電子秤的根本特征為,實現(xiàn)稱量和定量控制是通過對模擬信號處理完成的。

模擬電子秤響應速度比機械秤高得多%但由于處理的是模擬量,對漂移引起的誤差不易控制,電氣穩(wěn)定性較低,故精度不盡人意;另外,使用中必須經常調整,操作不方便。順便提一句,模擬電子秤的顯示大多使用數(shù)字面板表,用數(shù)碼管顯示重量,一般用戸會將其誤為數(shù)字電子秤,但兩者的使用區(qū)別很明顯:模擬秤不能象數(shù)字秤那樣用按鍵預置數(shù);調整只能靠旋轉電位器進行。由于前述缺點的存在,這類早期產品能夠長期運行的為數(shù)不多,已受到冷落,生產過這類產品的廠家也轉向數(shù)字化產品。但這類產品在取代機械秤稱量的發(fā)展史上所占有的地位是不容否認的.

3.2數(shù)字化電子秤

數(shù)字化電子秤產品一出現(xiàn),就顯示出多方面的優(yōu)越性。首先,它的精度高,很容易達到千分之一的靜態(tài)精度;其次,抗干擾能力強,因為數(shù)字電路是據(jù)數(shù)字信號的有無(電平高低)工作的,噪聲閾值很高;第三,穩(wěn)定性好,受溫度影響很小;第四,操作簡單,只需按鍵,很少需要調整。其工作原理如圖2所示。力傳感器的輸出信號V.先經過處理整定后,再由模數(shù)轉換器A/D轉換成數(shù)字信號送入微處理器CPU,微處理器把重量信號送到顯示器,當稱重達到設定值時,微處理器命令輸岀接口I/O輸出控制信號Ve,停止供料,完成一次裝袋循環(huán),其特征是通過對數(shù)字信號的處理及執(zhí)行程序完成稱量和定量控制。

4應用微機系統(tǒng)作稱重和定量控制的設計

為使定量包裝達到較高水平,我們采用了數(shù)字化微機系統(tǒng)進行動態(tài)稱重和定量控制。經過幾年探索,產品已進入實用化。在我們的設計中,基本系統(tǒng)選用日本大和制衡公司的EDI-312系統(tǒng),該系統(tǒng)的CPU為48系列的8039單片機,系統(tǒng)內模一數(shù)轉換為V/F方式,當與精度0.03%的力傳感器配合時,靜態(tài)分辨能力為0.1%,另外,該系統(tǒng)配置的機殼具有非常好的密封效果,適合在水泥包裝機上使用。

我們對EDI-312系統(tǒng)做了如下改動提高采樣頻率,從原機5?7次/s提高到12次/s(對70kg以下稱量時),當出料口能力仍為

 

 
  新的系統(tǒng)主程序流程示意框圖

 

 

 

6kg/s時,動態(tài)稱重的分辨能力為0.5kg袋重的1%,但定量控制精度仍然不理想.為此設計了第二項改動。(2)增加了兩個控制I/O口,意圖是在稱重達到90%時令其中一個I/O口發(fā)岀控制信號,該信號通過執(zhí)行機構使岀料閘部分關閉(約關閉二分之一),以降低岀料速率;在稱重達100%時,另一個I/O口發(fā)出控制信號,使閘門完全關閉.停止灌裝,并提示卸袋??刂戚攲?/span>I/O口與執(zhí)行機構的連接釆用光電耦合,以防止干擾,電路原理如圖3所示」3)重新編寫軟件,新的系統(tǒng)主程序流程示意框圖如圖4所示。

5誤差分析與使用效果討論

當稱重達到90%,1/0控制輸出使閘門關閉二分之一,這時岀料能力下降到3kg/s,對應12次厶果樣頻率的動態(tài)分辨能力則提高到0.25kg袋重的0.5%),動態(tài)分辨力提高了1「當稱重達到1。。%時,執(zhí)行動作約延遲0.03s,增加誤差0.Ikg,誤差累計為0.35屈,為50kg袋重的0.7%。將該稱重控制系統(tǒng)安裝在包裝機上作長期運行試驗,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,實際控制精度0.8%0.4kg),批量袋重合格率達到100%„在效率方面.理論上包裝一袋的時間增加了5%(0.6s),但實際運行當中,操作者不再擔心重量超差,卸袋上袋速度反而加快,包裝機的生產能力沒有降低。該微機定量包裝控制系統(tǒng)是成功的.該項技術還可以移植到其它類型的粉狀或顆粒狀物料包裝機上作定量控制

6結束語

我廠在水泥包裝機稱重定量控制設備的電子化方面積累了一些經驗.推動了我廠該產品生產規(guī)模的擴大。但是%技術總是在發(fā)展的,我國包裝機設計和生產水平距先進國家還有很大差距,我們希望國內同行共同努力,相互交流,使我國的水泥包裝機產品盡快趕上國際先進水平。

 

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