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1引言
禽飼料、畜飼料、魚飼料等大多數飼料都是些流動不好、易碎的粉粒狀飼料,為保證控制系統(tǒng)精度和速度,過去用于成品包裝的定量包裝秤給料裝置,大多采用直落式給料、雙螺旋給料或雙振動給料等方式。定量開始后,大小給料機同時工作,當物料重量達到大給料設定值時停止大給料,并繼續(xù)保持小給料,當物料重量達到最終設定值時,關閉小給料。由于飼料具有較差的流動性以及螺旋給料或振動機械具有的慣性,再加上物料輸送的不均勻,定量包裝秤的動態(tài)精度很難穩(wěn)定控制?；谏鲜鰡栴},我們研究飼料的特性,采用變頻器三級控制的方式,將雙螺旋給料或雙振動改為單皮帶給料,這樣不僅降低設備的生產成本,而且又能保證成品的完整性。
2結構組成及技術參數
2.1結構組成
目前,國內外生產的自動定量包裝機,按計量斗形式主要分為有斗式和無斗式:按重量形式主要分為凈重式和毛重式,但大都采用模塊化設計思路。設計的樣機采用無斗式毛重稱量,主要由儲料倉、皮帶給料機、過渡器、截料裝置、稱重單元、夾袋裝置、氣動部分、縫包部分、成品輸送部分以及電氣控制單元等組成。其結構組成如圖1所示：

2.2主要技術指標
設備的最大秤量為25~100kg;稱量速度為6~10袋/分;稱量精度為土0.5%:土1.0%;平均功耗約為5kw。
2.3皮帶給料機
給料部分形式較多,通常有直落式、螺旋給料、刮刀式、振動式和皮帶給料等。根據物料的不同可選擇不同的方式,這一部分選擇的是否合適直接影響到定量包裝機的速度和精度。由于飼料行業(yè)工藝的特殊性,為克服采用漏斗式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振動給料粉塵污染嚴重等問題,為此,在該設備中我們選用皮帶給料的方式。
2.4稱重單元
稱重部分主要由稱重斗、稱重傳感器、稱重顯示控制器等組成,能夠完成物料的準確計量,并能發(fā)送控制系統(tǒng)所需的控制信號:超、欠量信號,預置提前量信號、提前量信號、目標值信號、4~20mA模擬量信號及標準的Rs232/485信號。
2.5夾袋接料斗
夾袋部分為圓形,可保證夾袋后的密封性,并留有排氣口,使袋內的粉塵及空氣及時排出,該部分主要依靠氣動執(zhí)行元件完成其各項動作。
3工作原理
3.1控制單元的主要結構
控制單元主要由計量控制儀表、可編程控制器和變頻器等組成。
3.2工作原理
將設備置于自動工作狀態(tài),開啟自動按鈕,啟動皮帶給料機進行一級給料,當達到預置提前量時,稱重單元發(fā)出信號,變頻器切換到二級給料方式,當達到提前量時,稱重單元發(fā)出信號,變頻器切換到三級給料方式,當達到設定目標值時,截料斗關閉,松袋,套袋,系統(tǒng)自動切換到工頻狀態(tài)進行下一循環(huán)。其工作原理圖見圖2所示:

3.3完成的功能
（1)用于控制該設備中喂料皮帶機的啟停、夾袋、松袋、三級給料控制、閘門、截料器及擋板的開啟,計量的啟用及成品的輸送等;
（2)用于控制該設備與周邊系統(tǒng)的連鎖控制;
（3)用于檢測狀態(tài)傳感器的工作狀態(tài);
（4)可將設備的工作情況及數據傳送給上位機,
并進行數據處理。
3.4變頻控制部分的設計
變頻器的控制部分是該設備的核心,型號的選擇,參數的優(yōu)化設定,直接關系到設備的可靠性、穩(wěn)定性、定量速度和定量準確度等。給料量的大小主要是由皮帶給料機的轉速決定的,即系統(tǒng)最終控制對象是皮帶給料機。皮帶給料機的轉速是通過變頻器來控制的,其容量的大小直接涉及到變頻器的選用規(guī)格。從圖2控制原理圖可以看出:系統(tǒng)主要選用利用控制端子完成多段速度的運行控制,按操作面板的編程按鈕進入編程狀態(tài),設置F02=1（運行命令由控制端子給出),F053=1、F054=1（設置x1、x2為多端頻率端子),x3為變頻器的正向運轉選擇,F058=10、F059=20、F060=50（多段頻率設定值),三級給料對應的頻率組合狀態(tài)如下表:

多段速度特性如圖3所示。

4試驗效果
該設備采用變頻器多級進行控制,系統(tǒng)運行平穩(wěn),給料均勻,速度變換平滑,無機械沖擊,對動態(tài)稱重數據影響很小。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
（l)系統(tǒng)的精度高,單機運行時,精度優(yōu)于±0.5%:（2)系統(tǒng)保護功能完善,可通過人機界面設置、修改參數,故障自診斷的結果直接顯示在人機界面上,縮短了檢修時間,大大提高了工作效率:（3)采用軟啟動方式,避免對電機的機械沖擊,延長了電動機的使用壽命:（4)通過變頻器自身設置的參數很容易實現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護:（5)設備運行穩(wěn)定可靠,節(jié)能效果明顯:（6)環(huán)境污染（粉塵、噪聲及對電網沖擊等)程度低,保護工人的身心健康。
5結束語
采用變頻器多級調速的控制方式,在很多行業(yè)已有較為廣泛的應用,但在定量包裝秤方面國內還是較少見的,這可能由于人們對以前的控制方式根深蒂固。隨著變頻器技術的快速發(fā)展,變頻技術在包裝行業(yè)應有較為廣闊的發(fā)展空間。

作者:張兄華

深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動包裝碼垛生產線的研發(fā)及生產的高新技術企業(yè)，所生產的JY500系列稱重顯示控制器（包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等）高速高精度，使用壽命長。卓禾儀器有十數年的現(xiàn)場校驗經驗，在業(yè)內有良好的口碑，且有專門的售后工程師幫忙解決產品使用過程中遇到的技術問題，客戶可以放心省心順心的使用我司的產品。如果對我司的產品感興趣，歡迎咨詢。