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計(jì)量稱重與人類生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，散裝水泥、糧油、石油化工制品、能源、冶金等碼頭、倉庫、工廠很多場合需要對(duì)連續(xù)輸送散裝物料進(jìn)行計(jì)量稱重。長期以來，港口、鐵路、糧食化工等行業(yè)，大宗散裝物料稱量，倉儲(chǔ)等環(huán)節(jié)需要對(duì)連續(xù)輸送物料（尤其是顆粒狀散裝物料）進(jìn)行快速準(zhǔn)確地計(jì)量稱重。都屬于勞動(dòng)密集型作業(yè)，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大。速度慢，而且計(jì)量精度差。不能滿足精確計(jì)量和快速稱重的要求。連續(xù)輸送物料計(jì)量稱重系統(tǒng)是基于動(dòng)態(tài)稱重方法，采用物料流的動(dòng)態(tài)切換和雙稱量斗互備緩沖計(jì)量方式，解決了連續(xù)輸送物料的精確計(jì)量和快速稱重的難題，計(jì)量精度高于０．５％，可作為貿(mào)易結(jié)算或企業(yè)散裝物料入庫、出庫及上下工序間工藝控制用計(jì)量稱重，可替代傳統(tǒng)皮帶秤或核子秤等，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗干擾能力和更快的響應(yīng)速度。本文設(shè)計(jì)的連續(xù)輸送物料計(jì)量稱重系統(tǒng)是基于動(dòng)態(tài)稱重方法，采用物料流的動(dòng)態(tài)切換和雙稱量斗互備緩沖的計(jì)量方式，計(jì)量精度高于０．５％，可作為貿(mào)易結(jié)算等用途的計(jì)量，解決了連續(xù)輸送的散裝物料的精確計(jì)量和快速稱重的難題。
１　連續(xù)稱重系統(tǒng)組成和工作原理
１．１　系統(tǒng)組成
連續(xù)輸送物料計(jì)量稱重系統(tǒng)主要由機(jī)械系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，整個(gè)系統(tǒng)安裝在一個(gè)方形的箱體內(nèi)。系統(tǒng)包括左、右２個(gè)計(jì)量斗、６只稱重傳感器、２套稱重儀表、物料流切換裝置、計(jì)量斗放料閘門、驅(qū)動(dòng)閘門切換的氣缸、電磁閥、氣源部件、控制面板及自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。
１．２　工作原理
在開始計(jì)量時(shí)，通過物料流切換裝置使左計(jì)量斗處于進(jìn)料狀態(tài)，右計(jì)量斗處于進(jìn)料等待狀態(tài)，左計(jì)量斗進(jìn)料完成后進(jìn)入計(jì)量稱重狀態(tài)，同時(shí)右計(jì)量斗進(jìn)入進(jìn)料狀態(tài)，以保障進(jìn)料的連續(xù)性。左計(jì)量斗計(jì)量稱重完成后由氣缸控制放料閘門快速放料，放料完畢立即轉(zhuǎn)入進(jìn)料等待狀態(tài)。右計(jì)量斗進(jìn)料完成后轉(zhuǎn)為計(jì)量稱重狀態(tài)，左計(jì)量斗再次轉(zhuǎn)為進(jìn)料狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)，通過多次循環(huán)完成整個(gè)計(jì)量稱重任務(wù)。在計(jì)量稱重過程中，始終要有一個(gè)計(jì)量斗處于進(jìn)料狀態(tài)，以保證精確計(jì)量和物料連續(xù)輸送的統(tǒng)一。
２　稱重控制系統(tǒng)及其硬件設(shè)計(jì)
２．１　物料流轉(zhuǎn)換時(shí)序設(shè)計(jì)
連續(xù)輸送物料計(jì)量稱重系統(tǒng)的關(guān)鍵是以２套互為備份的稱量裝置在計(jì)量和進(jìn)料、放料等過程中進(jìn)行合理切換，使得２套稱量裝置保持有一套裝置處于進(jìn)料狀態(tài)，另一套裝置處于計(jì)量或計(jì)量輔助狀態(tài)，以確保物料流的連續(xù)性和計(jì)量的準(zhǔn)確性。物料流切換和２套稱量裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)序設(shè)計(jì)，要保證一套裝置的計(jì)量時(shí)間和放料時(shí)間之和小于另一套裝置的最長進(jìn)料時(shí)間，否則，處于進(jìn)料狀態(tài)的進(jìn)料斗已滿，處于計(jì)量狀態(tài)的計(jì)量斗還沒有完成計(jì)量或放料，則無法切換到進(jìn)料狀態(tài)，物料流的連續(xù)性就不能保證。最長進(jìn)料時(shí)間由可計(jì)量的最大流量和計(jì)量斗有效容積決定，稱量時(shí)間決定于計(jì)量時(shí)穩(wěn)定延時(shí)時(shí)間，計(jì)量斗放料時(shí)間決定于放料口截面積和物料下落速度。各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)序應(yīng)符合以下關(guān)系：Ｑ／ＶＰ＞Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４。（１）式中：Ｑ 為最大計(jì)量流量；ＶＰ為一個(gè)計(jì)量斗有效容積物料密度；Ｔ１為物料流切換裝置的動(dòng)作時(shí)間；Ｔ２為計(jì)量前的穩(wěn)定時(shí)間；Ｔ３為計(jì)量采樣時(shí)間；Ｔ４為放料時(shí)間。為此，應(yīng)當(dāng)首先確定Ｔ１和Ｔ４，然后根據(jù)式（１）反算所需計(jì)量斗容積，但計(jì)量斗容積又會(huì)影響放料時(shí)間Ｔ４，而Ｔ４與每次計(jì)量物料質(zhì)量之間沒有對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法，一般通過實(shí)驗(yàn)測定。因此，時(shí)序確定是一個(gè)需要多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證的過程。
２．２　物料流切換裝置設(shè)計(jì)
物料流切換功能是實(shí)現(xiàn)互備緩沖計(jì)量的前提，為了簡化結(jié)構(gòu)，切換裝置利用物料在重力作用下自流來實(shí)現(xiàn)切換，不使用機(jī)械和動(dòng)力?？赡艿那袚Q方式有單導(dǎo)向板或雙導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)，有上轉(zhuǎn)軸和下轉(zhuǎn)軸方式。本設(shè)計(jì)綜合切換速度、所需驅(qū)動(dòng)行程和驅(qū)動(dòng)力大小等因素，選擇雙導(dǎo)向板轉(zhuǎn)軸上置方案。
３　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
３．１　稱重儀表與ＰＬＣ的接口通信軟件設(shè)計(jì)稱重儀表輸出有模擬輸出或串行口數(shù)字輸出，為了把計(jì)量斗重量數(shù)據(jù)傳送到ＰＬＣ，可選用模擬信號(hào)傳輸方式或串行通信方式。由于系統(tǒng)選用的稱重儀表為數(shù)字式儀表，重量數(shù)據(jù)在儀表內(nèi)部已經(jīng)轉(zhuǎn)化成了數(shù)字量，如果用模擬信號(hào)傳輸給ＰＬＣ，儀表要進(jìn)行Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換，ＰＬＣ需要增加模擬輸入模塊，再經(jīng)過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，一方面增加了成本，另一方面經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換降低了計(jì)量精度。所以，本設(shè)計(jì)采用串行通信方式直接傳輸數(shù)字量。稱重儀表串行通信一般采用ＲＳ－４８５方式，通信協(xié)議為ＭＯＤＢＵＳ，但很多ＰＬＣ沒有直接支持ＭＯＤＢＵＳ協(xié)議的軟件模塊，需要通過ＰＬＣ編程實(shí)現(xiàn)與儀表的ＭＯＤＢＵＳ協(xié)議通信，為了保證通信的可靠性，必須采用有效的抗干擾措施，包括通信線的屏蔽、終端電阻以及采用數(shù)據(jù)重發(fā)和軟件容錯(cuò)算法等。
３．２　自動(dòng)稱量動(dòng)作流程設(shè)計(jì)與ＰＬＣ控制軟件實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸送物料計(jì)量稱重系統(tǒng)靠２套計(jì)量裝置合理切換與配合來保證物料流的連續(xù)性和計(jì)量的準(zhǔn)確性，要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格時(shí)序關(guān)系，關(guān)鍵在于自動(dòng)稱量動(dòng)作流程設(shè)計(jì)和ＰＬＣ控制程序的編制，要在保證物料流連續(xù)性的前提下，合理分配物料切換時(shí)間、計(jì)量前的穩(wěn)定時(shí)間、計(jì)量采樣時(shí)間和放料時(shí)間的長短，并保留一定的時(shí)間裕度，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。最終的控制方案需要經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行測試，并通過多次優(yōu)化后確定最終值。
４ 散裝物料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)（散料秤）
散料秤的結(jié)構(gòu)形式：
（1）秤斗快速切換交替計(jì)量，適合粉體、顆粒料等散料累計(jì)計(jì)量
（2）上、中、下三斗形式，即貯料斗、秤量斗、卸料斗結(jié)構(gòu)
（3）特殊要求，可特別設(shè)計(jì)。
散料秤的系統(tǒng)配置：
1）械結(jié)構(gòu)
2）控制柜
3）計(jì)算機(jī)及打印機(jī)
散料秤（散料秤計(jì)量秤）功能特點(diǎn)：
1）可滿足不同的安裝場合
2）專業(yè)化的稱重結(jié)構(gòu)，快速、穩(wěn)定、可靠
3）嚴(yán)格的表面處理工藝，適合于多種環(huán)境
4）特殊材料磨層，提高設(shè)備的使用壽命
5）卸爆裝置配備，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性
6）自動(dòng)校秤裝置，簡化日常校秤工作
7）壓力平衡系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了稱量準(zhǔn)確度
8）專用工業(yè)稱重控制終端及高精度稱重傳感器
9）故障報(bào)警及工作狀態(tài)的監(jiān)控
10）完善的物料數(shù)據(jù)管理及報(bào)表打印
11）計(jì)算機(jī)接口

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