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本文介紹了顆粒包裝秤稱重控制系統(tǒng)改造的情況及改造前后對(duì)比分析。針對(duì)包裝秤故障率高，維修費(fèi)高，袋重出廠合格率達(dá)不到指標(biāo)等問題，通過對(duì)5臺(tái)定量包裝秤稱重系統(tǒng)全部改造后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，合格率100％，尿素耗損接近于零。
我公司是1996年建成并正式投產(chǎn)，尿素成品5臺(tái)顆粒定量包裝秤，承擔(dān)著一天1760t的尿素顆粒生產(chǎn)包裝任務(wù)。5條包裝線是日本東洋公司整套產(chǎn)品，其關(guān)鍵的稱重控制系統(tǒng)，卻是英國(guó)西蒙公司生產(chǎn)制造的產(chǎn)品。稱重控制系統(tǒng)COMPUTAPAKII，經(jīng)過幾年來實(shí)際運(yùn)行，包裝出廠袋裝尿素的實(shí)際重量離散性較大、秤的故障率高、維修費(fèi)用每年遞增，計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)無法使用等，并且袋重出廠合格率達(dá)不到生產(chǎn)指標(biāo)，秤若不改造，將會(huì)給工廠造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。2001年9月，西安磁林電氣有限公司按照我公司制定的“公平、合理”的原則對(duì)5臺(tái)定量顆粒包裝秤稱重系統(tǒng)全部改造，改造后至今運(yùn)行穩(wěn)定可靠，而且產(chǎn)品合格率100％，尿素?fù)p耗接近于零。
1，原顆粒包裝秤使用情況
英國(guó)西蒙公司生產(chǎn)制造的5臺(tái)包裝單秤，料斗采用一點(diǎn)支承的端臂結(jié)構(gòu)、單只s型拉力傳感器，單秤包裝速度l5包／min，端臂梁?jiǎn)沃粋鞲衅鳎诎b速度為15包／min以上，是國(guó)內(nèi)許多化肥行業(yè)都沒有嘗試過的，是國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)秤廠家不敢嘗試的，因?yàn)檫@種秤結(jié)構(gòu)難度系數(shù)較大，這種秤的優(yōu)點(diǎn)是很突出的。
1．1，稱重系統(tǒng)組成部分
稱重控制系統(tǒng)COMPUTAPAKlI，是由三塊PC791、PC792、PC793集成電路板組成的。PC791是電源電路板，PC792是模擬電路板，PC793是單板控制器電路板。傳感器是一個(gè)1O00NS型拉力傳感器，它是聯(lián)接稱重料斗和COMPUTAPAK11的橋梁，通過它將重量信號(hào)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送到COMPUTAPAK11。通過該控制箱來控制粗、細(xì)下料電磁閥、料斗料門電磁閥、夾袋器電磁閥。
1．2，稱重系統(tǒng)的主要原理
造粒出來的尿素顆粒通過皮帶系統(tǒng)進(jìn)入30t料倉存貯，通過粗、細(xì)下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，料進(jìn)人稱量料斗，料的重量通過s型拉力傳感器，又把重量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過PC791、PC792、PC793數(shù)模轉(zhuǎn)換，把該料斗中的料的稱重值，顯示到PC793的顯示窗口上，然后在控制料斗底門和套袋機(jī)構(gòu)電磁閥，裝入編織袋。COMPUTAPAKII，是整套秤的指揮中心，控制每袋重量精確度和包裝下料速度。PC791為PC792、PC793提供所需要的電源，并把s型拉力傳感器的信號(hào)傳送到PC792、PC793上。PC793發(fā)出的重量信號(hào)，袋數(shù)信號(hào)再反饋到PC791上，通過RS232接口和屏蔽電纜，傳送到中控計(jì)算機(jī)上，然后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和管理。
PC792是模擬量印刷電路板，它安裝在PC791和PC792之間，產(chǎn)生一種激勵(lì)電源，供s型拉力傳感器使用，并且把傳感器送來的信號(hào)進(jìn)行放大和轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換，把結(jié)果傳送到PC793上。
單板控制器PC793是一個(gè)單板機(jī)，這個(gè)單板機(jī)包括Z80CPU和EPROM軟件，它用于恒定數(shù)據(jù)的EEPROM，用于參數(shù)和運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的CMOSRAM的管理，以及鍵盤接口和窗口液晶顯示的各類功能的處理。它上面裝有一個(gè)鎳鎘電池，該電池必須3年更換一次，為PC793、PC792相互導(dǎo)出數(shù)據(jù)和鍵盤輸入數(shù)據(jù)提供備用電源。
1．3，稱重系統(tǒng)的主要功能
5臺(tái)包裝機(jī)稱重系統(tǒng)，能對(duì)50kg和40kg兩種規(guī)格的顆粒尿素進(jìn)行定量包裝，而包裝速度和該速度下的包裝精度，是一對(duì)反比例。下料速度快，包裝的袋裝重量精度就低，誤差較大，離散性也大。
由于包裝速度和包裝精度是一個(gè)反比例，除PC板自身使用的芯片影響之外，主要調(diào)整好粗、細(xì)下料的關(guān)閉值，而粗、細(xì)下料的關(guān)閉值除芯片自身的運(yùn)算速度影響之外，還必須注意粗細(xì)下料的開口以及“飛行”物料自身跟蹤的補(bǔ)償。
稱重顯示窗口除正常顯示包裝重量外，還有一個(gè)顯示功能：用英文或縮寫顯示故障信息，空氣壓力低、范圍誤差、零點(diǎn)錯(cuò)誤、供料門故障、卸料門故障、重量不足、重量超過慢循環(huán)、頂部料斗無料、存貯錯(cuò)誤、電源故障、校準(zhǔn)誤差等等，一旦運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，立即報(bào)警，顯示出故障點(diǎn)信息。
1．4，稱重控制系統(tǒng)存在的問題
1．4．1，包裝精度低
1998年元月至2001年8月連續(xù)跟蹤復(fù)秤、統(tǒng)計(jì)，這5套進(jìn)口定量包裝秤存在著共同特性，包裝速度15袋／min，雖然在國(guó)內(nèi)單秤中該速度名列在首，但離實(shí)際生產(chǎn)需要還有差距。包裝精度50kg±0、2合格率在97％左右，根本原因在于PC793控制板所有運(yùn)用的一些芯片，它是80年代初的產(chǎn)品，運(yùn)算速度、存貯和處理速度較慢。由于芯片運(yùn)算處理速度較慢，就不能很準(zhǔn)確地控制粗、細(xì)下料關(guān)機(jī)點(diǎn)。如果粗、細(xì)下料關(guān)機(jī)點(diǎn)控制得不好，“飛行中”的物料就更無法精確計(jì)算，由于“飛行中”物料不能準(zhǔn)確計(jì)算自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，也無法確切補(bǔ)差。從理論上講，自動(dòng)補(bǔ)償增量校正常數(shù)只要平均誤差在校正死區(qū)以外，通過簡(jiǎn)單地增或減舊的補(bǔ)償值，以增量校正常數(shù)，還能夠進(jìn)行“飛行中”補(bǔ)償值的自動(dòng)調(diào)節(jié)，補(bǔ)償(新值)=(舊值)+增量常數(shù)。但是，由于先天性不足，就無法準(zhǔn)確地測(cè)量和計(jì)算，對(duì)每一袋稱重尿素顆粒來說，只能是一個(gè)模糊值。再者，從重量顯示窗口來看，它使用的是0．05kg的刻度間隔，每一袋稱重尿素至少在50g以上的偏差，由于刻度間隔過大，再加粗、細(xì)下料關(guān)機(jī)值無法準(zhǔn)確定位，每袋補(bǔ)償值又是一個(gè)模糊值，零點(diǎn)跟蹤校秤就無法正常進(jìn)行，自然每袋尿素多包150g至200g。由于每小時(shí)要包袋500多袋尿素顆粒，這樣就經(jīng)常出現(xiàn)超差(原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)±200g)，造成補(bǔ)償調(diào)節(jié)進(jìn)入死區(qū)，這樣包裝出來的尿素超差越來越嚴(yán)重。幾年來，該秤全部工作在正偏差狀態(tài)，每天包裝1760t尿素，損耗5t尿素是常有的事情。1999年全年抽檢統(tǒng)計(jì)，包裝37923It尿素，就白白多損耗1030．3t尿素。
1．4．2，PC793故障率高
由于PC793是用一個(gè)備用電池支持和引導(dǎo)一些程序，在幾年的實(shí)際運(yùn)行過程中，低級(jí)口令保護(hù)的參數(shù)經(jīng)常丟失，造成生產(chǎn)無法正常包裝，只能通過工程技術(shù)人員進(jìn)行恢復(fù)。PC793運(yùn)行幾個(gè)月，就出現(xiàn)故障，程序死機(jī)，必須把源程序重新寫入芯片，才能正常工作，PC791、PC792、PC793出現(xiàn)過無法修復(fù)的現(xiàn)象。
1．4．3，備件供應(yīng)不足
PC791、PC792、PC793是進(jìn)口的電子產(chǎn)品，該產(chǎn)品屬于英國(guó)西蒙公司生產(chǎn)的，其它公司無代用產(chǎn)品。國(guó)外的電子產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，購(gòu)買回的備件，又是改型的產(chǎn)品，無通用和互換性，給包裝生產(chǎn)造成極大困難。
1．4．4，修理費(fèi)用較高
PC791、PC792、PC793是集成一體化電子元件，由于故障率較高，5臺(tái)秤經(jīng)常輪換著拿到外地去維修，總有一臺(tái)秤壞著不能用．不但影響生產(chǎn)的正常而且每年光檢修費(fèi)用花幾萬元以上。
1．4．5，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及管理無法進(jìn)行
由于采用RS232傳輸數(shù)據(jù)，包裝袋數(shù)給計(jì)算機(jī)傳輸過程中經(jīng)常失真，特別是幾條線同時(shí)工作，計(jì)算機(jī)跟本無法同時(shí)接受和顯示，更不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和管理。無法用計(jì)算機(jī)管理數(shù)據(jù)，更不能分析處理包裝超差質(zhì)量事故。
2，秤重系統(tǒng)改造及運(yùn)行情況
經(jīng)過幾年現(xiàn)場(chǎng)觀察，并對(duì)抽檢累計(jì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，5臺(tái)秤確實(shí)問題嚴(yán)重，給工廠造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。于2000年3月公司召開專題會(huì)，決定先拿出一臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)性質(zhì)的改造，若改造成功，立即對(duì)其余4臺(tái)進(jìn)行改造。3、4、5月對(duì)整個(gè)市場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)調(diào)研，并和幾個(gè)專門研制秤的廠家進(jìn)行技術(shù)交流，結(jié)果是技術(shù)上都有滿足不了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要，6月份開始和西安磁林電氣有限公司交談技術(shù)，并決定采用該公司研制開發(fā)的無線數(shù)傳系統(tǒng)在包裝系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)用。2000年6月至2001年3月21日，終于成功地改造了一套無線數(shù)傳智能稱重控制系統(tǒng)，先后十幾次對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試、改型、元件更換，對(duì)原來的3塊集成一體化電路板，用一塊進(jìn)行代替，并且把無線數(shù)傳模塊也集中在這塊板上。通過大量的實(shí)際包裝測(cè)試，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出提出的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。又經(jīng)過60多萬袋，3萬多t長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際包裝考核，感到該秤穩(wěn)定可靠，各類技術(shù)指標(biāo)理想。公司決定由機(jī)動(dòng)處、質(zhì)檢處、生調(diào)處、尿素車間5個(gè)單位組成驗(yàn)收小組，由主管副總經(jīng)理帶隊(duì)，對(duì)該秤進(jìn)行一個(gè)星期不問斷考核?？己诵〗M對(duì)考核結(jié)果非常理想，決定對(duì)其余4臺(tái)進(jìn)行立即改造，其余4臺(tái)在一個(gè)星期內(nèi)全部改造完畢，而且運(yùn)行至今，未出現(xiàn)過任何故障。
2．1，改造稱重控制系統(tǒng)運(yùn)行情況
5臺(tái)秤改造后從2001年7月至今，各類技術(shù)指標(biāo)相當(dāng)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行一年多來，沒有出現(xiàn)過任何故障。把原來的PC791、PC792、PC793控制系統(tǒng)，全部去掉，改換成MF2001NT無線數(shù)傳智能稱重控制系統(tǒng)，并且在每臺(tái)秤的稱量料斗旁加裝兩個(gè)上、下可自動(dòng)移動(dòng)的22．5kg砝碼進(jìn)行跟蹤自動(dòng)校秤。MF2001NT控制系統(tǒng)，采用雙面多功能顯示，把它要控制的每個(gè)工作狀態(tài)，通過發(fā)光指示燈，同時(shí)顯示在MF2001NT雙面操作盤上。把每袋實(shí)際重量值累計(jì)包裝通過無線數(shù)傳模塊，傳輸?shù)街锌赜?jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)對(duì)秤的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且反過來控制包裝機(jī)稱重控制系統(tǒng)。
2．2，MF200lNT的優(yōu)點(diǎn)
a．首先采用先進(jìn)的集成芯片，使得運(yùn)算和對(duì)粗細(xì)下料的處理速度加快，包裝速度快而準(zhǔn)確，精確高而無誤。改造前最快15袋／min，改造后18袋／min。顯示刻度改造前是50g分辨率，改造后是lg分辨率顯示。所有的控制全部集中在這一塊主板上，主板布局設(shè)計(jì)精致合理，采用高效模擬電路設(shè)計(jì)和看門狗防死機(jī)電路設(shè)計(jì)，確保了整個(gè)定量包裝的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。主板沒有采用備用電池支持程序源，它將程序固化在芯片上，不受電源的任何影響。該主板采用專門針對(duì)50Hz電源抗干擾設(shè)計(jì)，而且具有防雷擊，防電磁干擾，防高溫關(guān)鍵器件，不再受溫度變化的影響。
b．稱量范圍擴(kuò)大。改造前只有50kg和40kg兩種稱量方式，改造后具有從25~50kg連續(xù)稱量方式，只需在控制面板上調(diào)整一下你想要包裝的重量即可，不管多少公斤下料，稱量的下料速度都能在18袋／min。而且累積誤差始終接近于零點(diǎn)。由于主控板采用高速新型運(yùn)算存儲(chǔ)芯片，整個(gè)運(yùn)算快而準(zhǔn)確，對(duì)傳感器送人的信號(hào)，能快速及時(shí)的運(yùn)算，并把結(jié)果快速反映到粗、細(xì)下料電磁閥上進(jìn)行控制。由于粗、細(xì)下料得到及時(shí)的關(guān)機(jī)，再加上批誤差為零跟蹤調(diào)整，使每一袋都控制在零點(diǎn)的20g±下波動(dòng)。補(bǔ)償(新值)=補(bǔ)償(舊值)+(平均值誤差×比例常數(shù))，每包裝一袋尿素顆粒，都進(jìn)行有效的測(cè)量，并存儲(chǔ)該值，再和目標(biāo)重量進(jìn)行比較，把誤差進(jìn)行累加，從開始到最后都依靠累計(jì)偏差進(jìn)行調(diào)整，這一袋稱量與目標(biāo)重量比較多幾十克，下一袋就減少多出的80％，下一袋再減少80％。累積偏差始終調(diào)整著每一袋下料值，該秤離散性小，整個(gè)包裝都是在±20g偏差范圍內(nèi)工作。由于整個(gè)累積偏差近于零點(diǎn)，不管包裝多少袋尿素，都不會(huì)造成大量尿素?fù)p耗。從2001年10月到2002年8月累積損耗尿素3t多，是改造前損耗顆粒尿素的3‰，可見改造非常成功。
C．在雙面顯示操作盤上，用指示燈同時(shí)指示每個(gè)動(dòng)作的工作狀態(tài)，便于操作工直接觀察。更便于維修人員對(duì)故障快速排除。料斗兩旁加一對(duì)校稱砝碼，在包裝運(yùn)行過程中能按照自己設(shè)定的時(shí)間，比如8h、4h、1h等任意時(shí)間，自動(dòng)加入強(qiáng)行校秤，或可以按校秤鍵，隨時(shí)校秤。這樣就徹底解決了粉塵粘貼料斗和環(huán)境溫度變化干擾包裝精度問題，使得校秤更加快捷方便，是國(guó)內(nèi)外還未采用過的。
d．無線數(shù)傳計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。5臺(tái)稱重系統(tǒng)，把所有稱量數(shù)據(jù)的結(jié)果，通過自身的無線數(shù)傳模塊，快速傳輸?shù)街锌責(zé)o線數(shù)傳總模塊上，該模塊再傳輸給就近的計(jì)算機(jī)。無論計(jì)算機(jī)的開機(jī)與否，都不會(huì)影響與無線數(shù)傳的數(shù)據(jù)傳輸，也確保了每條線數(shù)據(jù)的真實(shí)性，不會(huì)失真。并不受任何干擾，又減少了5條線往中控放大量專用屏蔽電纜。無線數(shù)傳在顆粒包裝機(jī)與計(jì)算機(jī)之間開發(fā)應(yīng)用，確保了計(jì)算機(jī)對(duì)所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的完整性和可追溯性，以及對(duì)5臺(tái)秤的控制和管理性。計(jì)算機(jī)存有5臺(tái)秤的生產(chǎn)報(bào)表與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每條線的包裝袋數(shù)、超差記錄、累積偏差、下料稱重?cái)?shù)據(jù)餅圖、動(dòng)態(tài)分布圖表供隨機(jī)分析查看，所有這些并有永久性歷史檔案，供隨時(shí)查看前幾天，幾個(gè)月甚至幾年的該秤的包裝情況，為客戶質(zhì)量跟蹤可靠的依據(jù)。

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