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0引言
目前，連續(xù)輸送配料電子皮帶秤在肥料、化工、建筑等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，其稱量部分安裝于輸送機(jī)架上，通過檢測(cè)兩托輻間物料重量以及皮帶速度,計(jì)算出物料流量，由稱量控制儀表調(diào)整皮帶速度，即可達(dá)到定量配料的目的。這種稱量方式受制因素較多，會(huì)受到皮帶速度、皮帶長期運(yùn)行松緊程度、皮帶跑偏、托輻摩擦力、機(jī)架應(yīng)力、環(huán)境等因素的影響，其稱量配料精度收獲機(jī)使用方便、性能可靠、收獲質(zhì)量高。試驗(yàn)人員對(duì)大白菜收獲機(jī)破碎率、漏收率、收獲效率進(jìn)行了檢測(cè)和計(jì)算,結(jié)果顯示各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
1工作原理
如圖1所示，雙皮帶連續(xù)輸送配料電子秤由料倉、供料裙邊皮帶、稱量裙邊皮帶等組成，料倉物料由供料裙邊皮帶送出，通過進(jìn)料漏斗落入稱量裙邊皮帶。稱量裙邊皮帶上安裝有稱量傳感器，由于稱量裙邊皮帶不與料倉接觸，減少稱量干擾量，從而提高了稱量精度。供料裙邊皮帶由變頻器控制，稱量裙邊皮帶定速運(yùn)行。通過調(diào)整供料速度來穩(wěn)定稱量裙邊皮帶上的物料量，以達(dá)到設(shè)定送料量的要求。

1.料倉2.料倉插門3,供料裙邊皮帶4.供料皮帶減速機(jī)5,進(jìn)料漏斗6,稱量裙邊皮帶7.擋帶輪8,稱量傳感器9.稱量皮帶減速機(jī)10.刮料板
圖1雙皮帶連續(xù)輸送配料電子秤

2稱量控制算法
稱量控制器設(shè)定配料秤單位時(shí)間的供料量，除以皮帶上物料運(yùn)行時(shí)間，就是稱量皮帶的控制目標(biāo)重量。在正常狀態(tài)下，調(diào)整供料皮帶到一定供料速度,就會(huì)使稱量皮帶上的物料到達(dá)目標(biāo)重量。但事實(shí)上，即使供料皮帶的速度不變，由于物料的流動(dòng)性變化，也會(huì)引起出料量的波動(dòng)，從而影響稱量皮帶上物料的重量變化。要根據(jù)稱量皮帶上實(shí)測(cè)的物料重量及時(shí)調(diào)整供料變頻器的頻率，改變供料速度,使稱量皮帶上的物料接近控制目標(biāo)重量。所以，找出控制算法成為該配料秤設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
由于稱量時(shí)物料在稱量皮帶上運(yùn)行時(shí)間較短,PID算法中的積分量并非實(shí)際的物料狀態(tài)，故PID算法不適合雙皮帶連續(xù)輸送配料電子秤的稱量控制要求。通過對(duì)配料秤的動(dòng)態(tài)分析,以每秒為單位切割供料過程，建立數(shù)學(xué)模型，如圖2,稱量皮帶上的物料是t時(shí)間內(nèi)（t為皮帶上物料運(yùn)行時(shí)間）的供料量，而在t秒前的供料已經(jīng)送出。在正確分析了供料過程后，提出控制算法。
供料方向
購裙邊皮活
物料流動(dòng)方向
稱晝?nèi)惯吰?br /> 圖2供料過程數(shù)學(xué)模型
該算法的控制目標(biāo)是供料電機(jī)的頻率。通過對(duì)稱量皮帶上實(shí)際物料重量與控制目標(biāo)重量進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)改變供料頻率,使實(shí)際物料重量與目標(biāo)重量一致,從而達(dá)到設(shè)定物料供料量的目的。
設(shè)稱量皮帶上物料運(yùn)行時(shí)間為t/s,以每秒記錄一次給料頻率值F,和皮帶上的稱量值Q,其頻率總和Fc為
F°=*F、    （1）
式中t—物料在皮帶上運(yùn)行時(shí)間（s）；
硏一每秒的供料頻率（Hz）；
F。一頻率總和（Hz）。
其平均頻率F,為
F
F，==    （2）
式中虬一平均頻率（Hz）。
平均頻率的意義是:如果按平均頻率史的頻率運(yùn)行,則在正常運(yùn)行條件下該時(shí)段皮帶上的物料重量為Q值。
在給料初始階段時(shí)的計(jì)算方法：
在給料的初始階段，物料輸送時(shí)間為幾，其中n F
尸    （3）
n
式中n—開始供料時(shí)間（s）,小于to
而控制目標(biāo)重量應(yīng)為
Qxn
t
那么控制目標(biāo)頻率F/Hz的計(jì)算方法為
尸=知22^=_（4）Q.tnxQattxQ„v
其結(jié)果與（4）式相同，由此得出結(jié)論，在供料開始階段與正常階段，其目標(biāo)頻率的計(jì)算方法相同。
在計(jì)算出目標(biāo)頻率后，及時(shí)向供料變頻器發(fā)出頻率指令，供料皮帶按新的頻率供料，直至下一個(gè)計(jì)算周期。通過不間斷的修正供料頻率，保證稱量皮帶上的物料穩(wěn)定到目標(biāo)重量，從而保證物料按設(shè)定配料量連續(xù)供料。

由于在實(shí)際供料過程中，每秒供料量不能直接測(cè)得,只能檢測(cè)到稱量皮帶上的物料量。在開始稱量階段，供料時(shí)間小于物料在稱量皮帶上的運(yùn)行時(shí)間，其每秒供料量通過以下方法獲得
Q=    (5)
式中Q—當(dāng)前一秒的供料量(kg);
Q一當(dāng)前稱量皮帶上的物料量(kg)；上一秒皮帶上的物料量(屈)。
在正常稱量階段，每秒鐘稱量皮帶上有物料送出，同時(shí)由供料皮帶供料，其每秒供料量通過以下方法獲得
Q=0-(如-Z)    (6)
式中Q。一稱量皮帶送出的物料量。
將每秒供料量相加，就得到出料量。當(dāng)出料量達(dá)到設(shè)定值后，停止給料皮帶給料，稱量皮帶再運(yùn)行t/s后，等稱量皮帶上的物料全部送出后停止，一次給料過程完成。
該算法適合于不間斷連續(xù)配料，也適合于分批配料(如每批配料500kg)的配料系統(tǒng)。
3控制線路及軟件設(shè)計(jì)

連續(xù)輸送配料控制部分由JH358稱量控制儀、稱重傳感器、供料變頻器、稱量接觸器等組成。稱量皮帶由接觸器控制定速運(yùn)行，上面安裝稱重傳感器,傳感器信號(hào)送入稱量控制儀;供料皮帶由變頻器控制,變頻器的頻率由稱量控制儀通過RS485設(shè)定,控制供料量。配料生產(chǎn)線一般有5~9個(gè)料倉，每個(gè)料倉配有獨(dú)立的連續(xù)輸送配料電子秤,PLC協(xié)調(diào)控制各配料秤的啟動(dòng)停止動(dòng)作，同時(shí)控制生產(chǎn)線上的輸送機(jī)、提升機(jī)、混料機(jī)等。觸摸屏上顯示生產(chǎn)線上各配料秤的狀態(tài)、稱量值、參數(shù)，并記錄各料倉的配料量、總配料量，統(tǒng)計(jì)出每天或每班的生產(chǎn)量、各料倉用料量等。
我所自主研發(fā)的“JH358稱量控制儀”，釆用AVR單片機(jī)ATmega32CPU、24位AD轉(zhuǎn)換器CS1180、集成傳感器電路、濾波電路、輸入輸出接口控制電路、RS485接口電路、電源電路，前面板為8位LED數(shù)碼管，顯示稱量狀態(tài)、稱量值及參數(shù)值,4個(gè)按鍵用于修改參數(shù)和調(diào)試操作,是一款集檢測(cè)、顯示、控制為一體的智能控制儀表。
JH358稱量控制儀使用AVRGCC編程語言，編程調(diào)試環(huán)境AVRStudio4.16,圖3為控制算法部分的程序框圖。
如果稱量皮帶上物料運(yùn)行時(shí)間較短，也可以按0.5s分割計(jì)算,其算法相同。
在程序中還加入缺料檢測(cè)，在出現(xiàn)斷料情況下停機(jī)報(bào)警，加料或處理料倉結(jié)拱后,再次運(yùn)行。
稱量皮帶每次運(yùn)行前都進(jìn)行清料置零,保證稱量準(zhǔn)確度和系統(tǒng)穩(wěn)定。

4應(yīng)用
使用此控制算法的一條年產(chǎn)10萬噸5倉連續(xù)配料生產(chǎn)線和兩條年產(chǎn)15萬噸5倉連續(xù)配料生產(chǎn)線已經(jīng)在陜西賽眾科技有限公司、渭南舉眾科技有限公司運(yùn)行投產(chǎn)，生產(chǎn)線采用5組連續(xù)配料控制秤,PLC集中控制，觸摸屏顯示稱量實(shí)時(shí)值、統(tǒng)計(jì)量，已經(jīng)運(yùn)行1年以上,完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，用戶非常滿意。
5結(jié)論
此控制算法簡潔明了，易于編程，在實(shí)際應(yīng)用中調(diào)節(jié)反應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確，經(jīng)檢測(cè)和用戶長期運(yùn)行考核，配料準(zhǔn)確度達(dá)到0.2級(jí),也驗(yàn)證了控制算法符合該配料秤的稱量過程，準(zhǔn)確有效。

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