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該文檔介紹了一種三級調(diào)速控制的全自動定量包裝秤的設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，可廣泛應(yīng)用于流動性不好的的粉粒狀物料的定量包裝，目前該種方式在國內(nèi)包裝秤中很少應(yīng)用，具有一定的市場開拓空間。

一、引言
禽飼料、畜飼料、魚飼料等大多數(shù)飼料都是些流動不好、易粹的粉粒狀公司料，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(shè)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(shè)定值時，關(guān)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給料機械具有的慣性，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(shè)備的生產(chǎn)成本，而且又能保證成品的完整型。

二、定量包裝秤結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)參數(shù)

1．結(jié)構(gòu)組成
目前，國內(nèi)外生產(chǎn)的自動定量包裝秤，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(shè)計思路。設(shè)計的樣機采用無斗式毛重進行稱量，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(jié)構(gòu)組成如圖1所示：

2．主要技術(shù)指標
設(shè)備的最大秤量為25～100kg；稱量速度為6～10袋/分；稱量精度為±0.5%～±1.0%；平均功耗約為5kw。

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(jù)物料的不同可選擇不同的方式，這一部分選擇是否合適直接影響到定量包裝秤的速度和精度。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(shè)備中我們選用皮帶給料的方式。

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(yù)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。

5．夾帶接料斗
夾帶部分為圓形，可保證夾袋后的密封性，并流有排氣口，使袋內(nèi)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。
三、定量包裝秤工作原理
1．控制單元的主要結(jié)構(gòu)組成
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。

2．工作原理
將設(shè)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進行一級給料，當達到預(yù)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(shè)定目標值時，截料斗關(guān)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．完成的功能
（1）用于控制該設(shè)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(shè)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(shè)備的工作情況及數(shù)據(jù)傳送給上位機，并進行數(shù)據(jù)處理。

4．變頻控制部分的設(shè)計
變頻器的控制部分是該設(shè)備的核心，型號的選擇，參數(shù)的優(yōu)化設(shè)定，直接關(guān)系到設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)置F02=1（運行命令由控制端子給出），F(xiàn)053=1、F054=1（設(shè)置X1、X2為多端頻率端子），X3為變頻器的正向運轉(zhuǎn)選擇，F(xiàn)058=10、F059=20、F060=50（多段頻率設(shè)定值），三級給料對應(yīng)的頻率組合狀態(tài)如下表：

多段速度特性如圖3所示。

四、試驗效果
該設(shè)備采用變頻器多級進行給料控制，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(shù)據(jù)影響很小。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）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(shè)置、修改參數(shù)，故障自診斷的結(jié)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(shè)置的參數(shù)很容易實現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護；（5）定量包裝設(shè)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(wǎng)沖擊等）程度低，保護工人的身心健康。

五、結(jié)束語
采用變頻器多級調(diào)速的控制方式在很多行業(yè)已有較為廣泛的應(yīng)用，但在定量包裝秤方面國內(nèi)還是較少見的，這可能得益于人們對以前的控制方式根深蒂固，隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，變頻技術(shù)在包裝行業(yè)應(yīng)有較為廣闊的發(fā)展空間。

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