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1前言

目前在面粉生產(chǎn)加工行業(yè)中使用的計量器具大多為機械杠桿式,少數(shù)廠家經(jīng)技術(shù)改造后也是機電結(jié)合式,使用這種計量器具,一是需要較多的人力物力,增加了工人的勞動強度;二是不能與傳送設(shè)備直接配套,造成了很大的浪費;三是由于計量精度低,影響了企業(yè)的信譽和消費者的利益。由于這些原因的存在,包裝計量問題已成為面粉加工企業(yè)急需解決的問題。本文在技術(shù)上首先要解決計量精度和速度問題,其次完善設(shè)備的功能,使之更具有實用性和通用性。

2面粉全自動包裝生產(chǎn)線簡介

面粉全自動包裝生產(chǎn)線包括供袋、裝袋、計量、折邊、縫紉及碼垛等工序。

面粉全自動包裝生產(chǎn)線可以實現(xiàn)自動上料、自動計量、自動封裝等多項功能,并可對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控,完成自動診斷、自動報警等功能。根據(jù)工藝要求,面粉自動包裝生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)由人機界面操作及顯示系統(tǒng)、送料計量控制系統(tǒng)、封裝控制系統(tǒng)組成。

面粉全自動包裝生產(chǎn)線最重要環(huán)節(jié)是自動定量計量部分,計量部分精度為+0.3%(25kg±0.075kg),速度為300袋/h。采用微機控制靜重法,包括粗流計量、中流計量、細流計量、截流控制及降量補償與修正,執(zhí)行器件為氣缸。

3面粉全自動包裝生產(chǎn)線自動計量部分工作過程

送料計量啟動信號為開時,送料開始,送料伺服電機根據(jù)觸摸屏設(shè)定的參數(shù)工作。檢測填充量,伺服電機根據(jù)計量值的不同完成面粉粗流加速填充、中流均速填充、細流微量填充,填充結(jié)束進給到位。在全部的送料過程中,觸摸屏實時跟蹤、顯示各個數(shù)據(jù)變化,一旦有故障,不合理的數(shù)據(jù)出現(xiàn),整個機器就會停止,并強行報警。

面粉自動包裝線的計量過程采用粗流計量、中流計量、細流計量三級投料方式，粗流計量及中流計量為定時控制,時間可由面板控制,它決定了計量速度,若粗流計量為1s,中流為1.5s,調(diào)整內(nèi)錐體的高度,使落料為95%左右,得最快計量速度。細流計量為最終計量控制,落料速度為每秒1kg,它主要影響計量精度。當(dāng)計算機判定25kg到時副操作閥關(guān)閉,細流計量結(jié)束。

為了對下一次稱量補償,設(shè)置了靜止1.5s的階段,讓一直處于振蕩狀態(tài)的稱體振幅減小,然后進行質(zhì)量復(fù)測,得到差值,并連同前5次稱量時差值歷史記錄一并考慮,算出修正量,實現(xiàn)了降量跟蹤補償。

最后排料氣缸動作,打開計量箱下部的排料閥門,0.8s后關(guān)閉,把稱好的料卸入包裝袋。

4計量誤差分析

影響計量精度的主要環(huán)節(jié)是計量傳感器、電橋電源、電橋放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

計量傳感器至關(guān)重要,選用梁式應(yīng)變?nèi)珮蚪Y(jié)構(gòu),精度0.08%,溫度誤差容限0.04%,滯后誤差0.035%。

應(yīng)變電橋采用恒壓供電方式,由二級反饋式穩(wěn)壓構(gòu)成,穩(wěn)定度為±0.015%(電源波動±10%),±0.02%(負載變化0～100%),±0.004(溫度范圍0~50℃)。

橋路放大器由兩級構(gòu)成,前級采用交叉耦合差動跟隨集成運算放大器,具有高度穩(wěn)定性,后級采用反向比例放大,總體增益1000倍,非線性誤差0.002%,增益溫度系數(shù)為20PPM/℃,輸入偏置電壓溫漂0.3μV/℃。

模數(shù)轉(zhuǎn)換選用積分型高精度12bitA/D芯片ICL7109,非線性誤差±0.024%,溫度系數(shù)為5PPM/℃。

按環(huán)境溫度變化范圍25±25℃考慮,按最大可能誤差也能夠滿足系統(tǒng)要求的誤差(0.3%),在前述分析中可見溫度附加誤差(R1的第二項,R2的第三項R3的二、三項,R4的第二項)是總誤差R的主部,在微機計量時采用了測差法,即隨時記憶零點,情況將得到很大改善。

實際工作中由于計量速度很快,另一項不容忽視的誤差是由沖擊振動所引起的,必須采取有效措施。

5沖擊振動的處理

面粉計量機械部分可以近似看成一個二階振動系統(tǒng),在粗流計量落料的沖擊下計量機械部分立刻進入振蕩狀態(tài),固有頻率大致為45Hz,整個工作循環(huán)5s種內(nèi)振幅仍不能衰減到0,沖擊振動是影響計量精度的最主要因素,為此重點采取三項措施。

5.1加入有源濾波器

前述橋路放大器的第二級,除對恒定分量放大8倍之外,還兼有三階有源濾波的功能。對40Hz的交變信號形成60dB的衰減,因此,雖然稱體一直處于振蕩狀態(tài),但送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號只有較小的波動,為同時保持快速性,要精心設(shè)計和調(diào)節(jié)電路參數(shù),使衰減帶斜率很陡。

5.2采用積分型A/D轉(zhuǎn)換器

ICL7109上是雙積分型12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器,對交變信號具有加權(quán)平均作用,但要選擇積分時間為交變信號周期的整倍數(shù),這里調(diào)整時鐘電路的RC值時,使積分周期為200ms,不但對通過有源濾波器的40Hz的殘余振動信號有抑制作用,而且對工頻干擾又可有效地消減,但轉(zhuǎn)換速度就顯得不夠了,因細流速度為1g/ms,200ms可流出200g,這顯然與100克的誤差容限有不相適應(yīng),故此細流過程中差400克滿25kg以前為計量控制,末一段根據(jù)所差的克數(shù)設(shè)置一定的延時截流來結(jié)束計量,前題是細流流量應(yīng)該恒定。

5.3計量過程產(chǎn)生的沖擊量修正

上述措施仍不足以完全消除沖擊誤差,故此設(shè)置了靜止1.5s并復(fù)測質(zhì)量,得本次沖擊誤差,每次沖擊誤差都是在衰減振動過程中隨機測得的,符合正態(tài)布規(guī)律,因此連同前5次沖擊誤差的歷史記錄作均方根處理,得出最佳沖擊補償量,作為下一次的修正。

6結(jié)語

本文主要針對面粉全自動包裝生產(chǎn)線中自動計量部分工作過程中出現(xiàn)計量速度與計量精度這一矛盾,提出了解決這一矛盾的具體技術(shù)措施,從而提高了面粉全自動包裝生產(chǎn)線的計量可靠性、生產(chǎn)率,并降低了勞動強度。

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