1 引言
配料工序是PVC行業(yè)生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),。配料是采用特定的配料裝置,，按照配方的要求,，對(duì)多種不同品種的飼料原料進(jìn)行準(zhǔn)確稱量的過程,。配料裝置的核心設(shè)備是電子配料秤。配料秤性能的好壞,，將直接影響配料質(zhì)量的優(yōu)劣,。在電子配料秤的使用當(dāng)中，人們常用配料精度來評(píng)定配料秤的性能好壞,。配料精度實(shí)際上是對(duì)稱量結(jié)果與真值的接近程度的一種描述,，也就是對(duì)配料系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的一種反映。采用微機(jī)控制進(jìn)行稱重配料,，可以對(duì)稱量誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,，保證配料的準(zhǔn)確性，還可以通過微機(jī)的鍵盤和顯示器方便地進(jìn)行人機(jī)對(duì)話,，完成參數(shù)設(shè)置,，檢查和修改工藝設(shè)定值，并監(jiān)視稱重配料的生產(chǎn)過程,，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警,。使用微機(jī)還可以調(diào)用管理程序，通過建立的模型自動(dòng)完成對(duì)稱重配料系統(tǒng)的控制,。因此,，采用微機(jī)控制稱重配料系統(tǒng)，可降低原料消耗,，提高產(chǎn)品質(zhì)量,，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的科學(xué)管理。
2 配料系統(tǒng)的工藝要求
2．1 工藝要求
為了保證良好的配料效果,，在設(shè)計(jì)和使用中,，對(duì)配料裝置總的要求是：
(1)具有良好的穩(wěn)定性能，實(shí)現(xiàn)快速,、準(zhǔn)確的稱量,。
(2)在保證配料精度的前提下，應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)簡單,，使用可靠,，維修方便。
(3)具有較好的適應(yīng)性,，不但能夠適應(yīng)多品種,、多配比的變化，而且能夠適應(yīng)環(huán)境及工藝形式的不同要求。
2．2 電子配料秤計(jì)量性能分析
電子配料秤是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)衡器,。在實(shí)際使用中,，它不僅要滿足衡器的基本性能要求，而且要滿足生產(chǎn)過程的工藝要求,。其計(jì)量性能可分為靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能,。
2．2．1 靜態(tài)計(jì)量性能是電子配料秤處于非自動(dòng)稱量狀態(tài)下的計(jì)量性能，實(shí)際上是電子配料秤本身的計(jì)量性能,。電子配料秤的靜態(tài)計(jì)量性能處于非自動(dòng)稱量狀態(tài)時(shí),，與所有非自動(dòng)衡器一樣，須具有正確性,、靈敏性,、穩(wěn)定性、重復(fù)性等基本計(jì)量性能,。
但對(duì)于借助稱重傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量的電子配料秤,，上述性能的具體描述往往有許多不同之處。衡器的正確性是在力的傳遞與轉(zhuǎn)換過程中,，稱量系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠的特性,。對(duì)于電子配料秤，它指的是稱量傳感器的力電轉(zhuǎn)換及測量顯示儀表的結(jié)果處理的準(zhǔn)確可靠,。衡器的正確性用正確度表示,，即稱量結(jié)果的系統(tǒng)誤差大小。電子配料秤的正確度通常是稱重傳感器和測量顯示儀表的系統(tǒng)誤差的綜合,。
2．2．2 動(dòng)態(tài)計(jì)量性能是自動(dòng)稱量過程中所表現(xiàn)出的計(jì)量性能,，即電子配料秤及其附屬裝置工作狀態(tài)下的計(jì)量性能。對(duì)于工作狀態(tài)下的電子配料秤,，最重要的是自動(dòng)稱量過程的計(jì)量性能,。但電子配料秤本身的基本性能往往以不同形式和不同程度影響計(jì)量性能，因此它是計(jì)量性能的基礎(chǔ),。
電子配料秤的動(dòng)態(tài)計(jì)量性能主要是以配料準(zhǔn)確性集中體現(xiàn)的,。配料準(zhǔn)確性反映電子配料秤及其附屬裝置在配料稱量時(shí)的準(zhǔn)確靈敏、穩(wěn)定可靠的特性,。配料準(zhǔn)確性用配料準(zhǔn)確度表示,。它指的是秤斗中被稱物料的實(shí)際質(zhì)量值與配料系統(tǒng)中對(duì)該種物料所設(shè)定的理論質(zhì)量值之間的差。這兩者數(shù)值之間的差也就是生產(chǎn)實(shí)際中所指的配料誤差,。
配料誤差反映配料系統(tǒng)工作時(shí)的系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差之和,。電子配料秤的配料準(zhǔn)確性在自動(dòng)稱量過程中的反映主要是物料供給的穩(wěn)定性、單次稱量的準(zhǔn)確性,、稱量累加的正確性和稱量動(dòng)作的可靠性,。物料供給的穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)稱量準(zhǔn)確的前提，是動(dòng)態(tài)計(jì)量過程的關(guān)鍵。電子配料秤的給料特點(diǎn)是：多種物料各自通過相應(yīng)的給料器依次給料,，每臺(tái)給料器給料過程的運(yùn)行和終止均受到計(jì)算機(jī)的控制,，儀表上的稱量顯示值是隨著給料量的變化而不斷累計(jì)的,。
給料稱量過程是一種階段連續(xù)給料,、結(jié)果靜態(tài)顯示、多次交替累加的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程,，由此產(chǎn)生的"空中料柱"是配料誤差的重要組成部分,，而快、慢二次給料程序的執(zhí)行是減少或消除這種隨機(jī)誤差的基本手段,。
稱量累加的正確性反映的是測量顯示儀表的綜合特性,。這種累加可以是某一種物料在不同批次中稱量結(jié)果的累加；可以是同一批物料中不同物料被稱質(zhì)量的累加,；也可以是稱量誤差,、配料誤差的累加。稱量累加的正確性不僅體現(xiàn)出測量顯示儀表本身的準(zhǔn)確,、靈敏,、穩(wěn)定，同時(shí)還體現(xiàn)了它與稱重傳感器之間的協(xié)調(diào)聯(lián)系,。
這種協(xié)調(diào)聯(lián)系反映了被稱量的質(zhì)量信號(hào)能夠在排除各種外界干擾(如機(jī)械振動(dòng),、電源波動(dòng)、外界電磁場,、環(huán)境溫度等)的情況下給予正確的結(jié)果顯示,。稱量動(dòng)作的可靠性反映的是整個(gè)配料系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)配制的合理性，制造安裝的正確性,，稱量動(dòng)作的協(xié)調(diào)性等幾方面的綜合效應(yīng),。
配料系統(tǒng)是由一整套機(jī)械電氣裝置組合而成的。給料器的結(jié)構(gòu)形式及工作方式,，秤斗的結(jié)構(gòu)形式與容量大小,，料底門控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，給料,、稱量及卸料環(huán)節(jié)中的自鎖機(jī)構(gòu)與互鎖機(jī)構(gòu)等是設(shè)計(jì)過程中必須考慮的,。各種機(jī)構(gòu)的制造裝配質(zhì)量，秤斗,、稱重傳感器的正確安裝是配料系統(tǒng)能夠運(yùn)行的關(guān)鍵,。給料器實(shí)現(xiàn)快、慢二次給料,，給料速度可以調(diào)整,，稱量時(shí)間得以保證，配料稱量過程控制有序等是提高配料稱量精度的重要手段。
3 提高配料系統(tǒng)精度基本思想及模型的建立
3. 1提高配料系統(tǒng)精度基本思想
為了提高生產(chǎn)效率和稱量精度,，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有快稱和慢稱,。快稱料倉出料的流量大,，慢稱料倉出料的流量小,。為了補(bǔ)償傳感器和前置放大器的零點(diǎn)漂移，需對(duì)電子秤進(jìn)行零點(diǎn)跟蹤,。
在配料稱重時(shí),，實(shí)際稱量值與要求的目標(biāo)值往往會(huì)產(chǎn)生偏差。當(dāng)正向偏差超過一定值時(shí),，就產(chǎn)生了超稱,。因此，在卸料時(shí)需進(jìn)行減量卸料,，使實(shí)際配比誤差限制在允許的誤差范圍內(nèi),。當(dāng)負(fù)向偏差超過一定值時(shí)，就產(chǎn)生稱量不足,，系統(tǒng)要繼續(xù)稱量,，以補(bǔ)足稱量值。同時(shí),，采用線性誤差跟蹤法,，自動(dòng)修正下一次稱量的提前量，以提高下一秤的稱量精度,。
由于混料和出料時(shí)間均較長,，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，當(dāng)混合機(jī)進(jìn)入混料的同時(shí),，便開始下一次稱量,。在存放有不同品種物料的料倉和秤斗里，物料容易結(jié)塊,，造成物料滯留,。因此，系統(tǒng)要求對(duì)容易結(jié)塊的物料進(jìn)行流量監(jiān)督,，當(dāng)流量不足時(shí),，發(fā)出破拱抖動(dòng)，同時(shí)報(bào)警,。
3. 2稱量模型的建立
3．2．1增量型稱重模型
系統(tǒng)的稱量過程就是向秤斗里連續(xù)給料的過程,，當(dāng)各種物料稱量值與關(guān)門值相等時(shí)，則停止給料,，經(jīng)過一段時(shí)間的延時(shí),，待落差全部進(jìn)入秤斗之后,，測出實(shí)際稱重值，同時(shí)計(jì)算稱重誤差,，供下一次稱量時(shí)自動(dòng)修正提前量所用,。 3．2．2累計(jì)型稱重模型由于各種物料公用一個(gè)秤斗，因此在每種物料稱重結(jié)束時(shí),，根據(jù)下一種物料的稱量值以及關(guān)門值修正繼續(xù)稱重的目標(biāo)值和關(guān)門值,，同時(shí)要計(jì)算每種物料的實(shí)際稱重值及稱量誤差。
設(shè)某種飼料由8種物料混合而成,，根據(jù)工藝要求先配第一種料到給定量后,，第一種料喂料停止,。接著配第二種料,，……，直到最后一種料,。待料全部配完后,，計(jì)算機(jī)對(duì)混合機(jī)進(jìn)行檢測，接收到要料信號(hào)后,，便指令電磁閥和輸送機(jī)送料到飼料混合機(jī),，這時(shí)模擬屏相應(yīng)指示燈亮，一個(gè)配料周期便告結(jié)束,。計(jì)算機(jī)重復(fù)上述工作過程,。如果配料中，由于意外情況某種物料超過給定范圍,，計(jì)算機(jī)可自動(dòng)按比例補(bǔ)償其他幾種物料,，保證配比不發(fā)生變化。
3．2．3減量型卸料稱重模型
當(dāng)物料稱重結(jié)束后,，首先計(jì)算出各種物料減量卸料的關(guān)門值,，然后按一定的時(shí)間順序，先后打開秤斗進(jìn)行卸料,，當(dāng)留在秤斗里的物料重量與其關(guān)門值相等時(shí),，停止卸料，測出實(shí)際卸料值及卸料稱重誤差,，根據(jù)誤差范圍再分別處理,。某物料在稱雷時(shí)有韶稱存在．則在卸料時(shí)按減量型卸料，這樣就形成了部分物料留在秤斗內(nèi),，使實(shí)際卸料量限制在允許的誤差范圍內(nèi),，這就是超稱處理。留在秤斗內(nèi)的物料作為下一次稱量的預(yù)稱值,。上述三種稱重模塊中,，增量型稱重模塊和減量型卸料稱重模塊適用于一倉一秤配料系統(tǒng),，累計(jì)型稱重模塊適用于多倉一秤配料系統(tǒng)。
4 提高稱量精度及可靠性的其他措施
4．1 采用變速稱量法
減小物料流量是提高稱量精度的有效方法之一,，但這樣將延長系統(tǒng)的稱重時(shí)間,，降低效率。因此采取變速稱重法,，既可提高生產(chǎn)效率,，又可提高稱量精度。變速稱重法是開始時(shí)高速喂料,，當(dāng)秤斗里物料達(dá)到一定值時(shí),，設(shè)備轉(zhuǎn)入低速喂料。
4．2 動(dòng)態(tài)提前量跟蹤
每次稱量結(jié)束以后,，實(shí)測秤斗中物料重量值,，將其與要求的目標(biāo)值相比較，計(jì)算出誤差,，將這個(gè)誤差補(bǔ)償?shù)较乱淮螠y量的關(guān)門值上,，供下一次稱量使用，影響提前量的因素較多,，它與稱量裝置的結(jié)構(gòu),、料位高低、物料的流動(dòng)性,、氣動(dòng)關(guān)門裝置的壓力變化以及機(jī)電設(shè)備的疲勞程度都直接有關(guān),。但是只要上述各項(xiàng)因素的變化比較緩慢，采用提前量跟蹤法仍是最有效的,。
4．3 采樣頻率為工頻的整數(shù)倍
每次采樣的時(shí)間與工頻電壓保持同步關(guān)系,，這樣工頻干擾的大小是固定的，并以此作為稱量的零點(diǎn)值,，就可有效地消除工頻干擾,。若采用精密穩(wěn)壓電源為前置放大器和A／D轉(zhuǎn)換板單獨(dú)供電，消除工頻干擾的效果會(huì)更好,。但要考慮性能價(jià)格比,。
4．4 多電源供電
數(shù)字接口電路可以公用一組直流電源，前置放大器和A／D轉(zhuǎn)換板各自單獨(dú)供電,，這樣可以避免因電源負(fù)載的波動(dòng)而產(chǎn)生的相互影響,。
4．5 A／D轉(zhuǎn)換功能充分利用A／D轉(zhuǎn)換的電壓范圍，盡可能地提高前置放大器的電壓放大倍數(shù),，使被轉(zhuǎn)換的模擬電壓盡可能的大,，這樣可以減小A／D轉(zhuǎn)換的相對(duì)誤差。
4．6 多次核實(shí)稱量值當(dāng)稱量值大于或等于其關(guān)門值時(shí)反復(fù)核實(shí)其值大小,，若連續(xù)三次且三次都是同一結(jié)果,，則判斷此次稱重有效,，這樣可防止干擾而產(chǎn)生的誤差。
4．7 斷電保護(hù)措施系統(tǒng)應(yīng)配有不間斷電源,，一旦電網(wǎng)斷電,，計(jì)算機(jī)將把主要參數(shù)存入磁盤，待來電之后,，程序根據(jù)參數(shù)的特征自動(dòng)執(zhí)行,。
5 結(jié)束語
采用微機(jī)并建立稱重配料控制模型，可以對(duì)稱量誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償,，保證配料的準(zhǔn)確性,，監(jiān)視稱重配料的生產(chǎn)過程，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警,。通過建立的模型自動(dòng)完成對(duì)稱重配料系統(tǒng)的控制,。系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)有自動(dòng)補(bǔ)償、提前量跟蹤,、零點(diǎn)跟蹤,、多次振動(dòng)給料逐次逼近和超、少稱處理等多種精度控制方法,，可達(dá)到較高的控制精度，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)多變的工業(yè)現(xiàn)場的適應(yīng)能力,，提高了系統(tǒng)的可靠性,。
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