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隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和物料包裝技術(shù)水平的日益提高,對散裝物料的包裝提出了更高的要求.不僅要求稱量速度快\精度高,而且要求自動化,甚至對包裝的形式也提出了各種不夠滿足以上要求,被廣泛應(yīng)用在輕工、化工、冶金、建材、港口、礦山、食品、糧食等行業(yè),深受用戶的好評。.
1 系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)
1.1 組成
DCS系列智能型定量包裝稱重系統(tǒng)主要由給料裝置、秤斗、秤體、氣動控制系統(tǒng)、傳感器和控制儀表等組成。
該系統(tǒng)的工作過程是秤斗通過吊掛裝置直接掛在兩只懸臂梁式傳感器上,傳感器將重量信號傳輸給智能型控制儀表進(jìn)行自動控制定量稱重。
1.2 系統(tǒng)主要性能與特點(diǎn)
1 ) 最大秤量:25kg、 50kg等。
2 ) 稱量速度:最大秤量 25kg 時(shí)為 (200~400 )包 / 時(shí),最大秤量 50kg時(shí)為 (180~240 ) 包/時(shí)。
3 ) 最大允許誤差:±0.2%。
4 ) 適用范圍:用于面粉、淀粉、飼料以及食品、化工、輕工、建材、冶金等行業(yè)粉狀物料的自動定量包裝。
5 ) 該系統(tǒng)具有精度高、整體性好、速度可調(diào)、環(huán)保操作和結(jié)構(gòu)合理等特點(diǎn)
2 稱重傳感器的選擇
2.1 稱重傳感器的選擇原則
1 ) 要滿足使用場所的環(huán)境溫度要求
如果電子衡器設(shè)備所處的現(xiàn)場環(huán)境溫度超出50℃及以上,首先應(yīng)選用耐高溫稱重傳感器,其它環(huán)境和使用場合可選用普通稱重傳感器。
2 ) 傳感器型式的選擇
傳感器型式的選擇主要取決于秤量系統(tǒng)的類型和安裝空間當(dāng)然也要兼顧考慮其它方面,諸如周圍環(huán)境,加載類型等。對于智能型定量包裝稱重系統(tǒng)可選用懸臂梁式的稱重傳感器。
3 ) 傳感器量限的選擇
秤量系統(tǒng)的稱量值越接近傳感器的額定容量,其稱量準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于傳感器的載荷除被稱物以外,還存在秤體自重、皮重(如料斗) 以及振動沖擊等載荷的存在。因而不同的稱量系統(tǒng)選用傳感器的量限原則差異極大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般選用時(shí)應(yīng)使傳感器工作在該傳感器的 30%- 70%額定容量范圍內(nèi)。這樣既提高了系統(tǒng)的可靠性,又延長了傳感器的使用壽命。
4 ) 傳感器準(zhǔn)確度的選擇
傳感器準(zhǔn)確度等級的選擇,既要滿足電子秤對準(zhǔn)確度級別的要求,又要考慮到價(jià)格的低廉傳感器準(zhǔn)確度等級劃分。
當(dāng)用幾只相同形式和相同額定量限傳感器時(shí),根據(jù)誤差分析知道其綜合誤差為:
由此可見,當(dāng)用兩只準(zhǔn)確度和容量相同的傳感器組成一個定量稱量系統(tǒng)時(shí)的誤差為使用一個傳感器的 1/ √n,當(dāng)然,這是僅考慮傳感器這一項(xiàng)誤差得到的結(jié)果,實(shí)際使用中還要考慮有關(guān)秤的各項(xiàng)誤差分配等。
3 智能稱重控制儀的設(shè)計(jì)
智能型定量稱重控制儀是自動定量包裝稱重系統(tǒng)的控制中心,它以微電腦為中心,配備高性能放大器濾波器以及 A/D轉(zhuǎn)換器,組成一個具有體積小、精度優(yōu)越、可靠性高、功能齊全和調(diào)試方便的測控系統(tǒng)。
3.1 稱重控制儀的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
智能型稱重控制儀的工作原理是當(dāng)傳感器承受到物料的重量時(shí),將重量信息轉(zhuǎn)變?yōu)楹练壍碾妷盒盘?,并輸出給儀表,經(jīng)放大器放大后再通過 A/D交換器轉(zhuǎn)換成供計(jì)算機(jī)用的數(shù)字量,計(jì)算機(jī)讀到數(shù)據(jù)后進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理及分析,然后發(fā)出各種控制信號,這些信號經(jīng)過多級驅(qū)動。最后控制電磁閥,由此實(shí)現(xiàn)了控制過程。稱重控制儀的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3.2 稱重控制儀的軟件設(shè)計(jì)與功能
從功能上考慮,智能型定量稱重系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)包括監(jiān)拴程序、初始化及功能判斷程序自校程序和計(jì)量程序四個部分。其中監(jiān)控為調(diào)試用程序,它不參與儀表的控制。其它三部分程序應(yīng)考慮如下幾個方面:
①初始化及功能判斷程序,該程序的目的是完成輸入、輸出口的設(shè)置、中斷向量的設(shè)置以及特定內(nèi)存的設(shè)置,并通過此程序決定下一步工作是執(zhí)行自校還是計(jì)量。
②自校程序,其功能是不斷對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行采樣并顯示,以便調(diào)整儀表和稱重傳感器的零點(diǎn)及靈敏度。
③ 計(jì)量程序,計(jì)量程序可根據(jù)圖 3 所示時(shí)序和功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖中 t0 為粗喂料階段,t1 為關(guān)粗喂料時(shí)刻;t1t2 為細(xì)喂料階段,t2 為關(guān)細(xì)喂料時(shí)刻;t2t3 為等待空間落料和稱重顯示階段;t3t4 為排放物料階段。圖中 W1 為關(guān)粗喂料的重量設(shè)定值,W2 為關(guān)細(xì)喂料的重量設(shè)定值,W 為實(shí)際物料重量。
4 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
氣動控制系統(tǒng)由分水濾氣器、調(diào)壓閥、油霧器、電磁換向閥、單向節(jié)流閥、氣缸和氣流振動器組成,在定量包裝稱重系統(tǒng)中起著控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用,其組成結(jié)構(gòu)。
氣動控制原理是當(dāng)開底放料、料斗內(nèi)物料放空時(shí),高壓氣流通入氣流振動器,產(chǎn)生高頻振動,清除振落粘附在料斗內(nèi)壁上的積粉,有利于提高稱量準(zhǔn)確度。
DCS系列智能型定量包裝稱重系統(tǒng)配備的氣源為(0.4~0.6 ) MPa,0.1m3/min。
5 智能型定量包裝稱重系統(tǒng)的應(yīng)用與誤差分析
DCS智能型定量包裝稱重系統(tǒng)在輕工、化工、冶金、建材、港口、礦山、食品、糧食等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,因此,弄清該系統(tǒng)在自動稱量中的計(jì)量精度及誤差分布很有必要。
5.1 試驗(yàn)定量秤的性能規(guī)格
1 ) 最大秤量:25kg/每次。
2 ) 計(jì)量準(zhǔn)確度:靜態(tài)±0.1%,動態(tài)±0.2%。
3 ) 包裝準(zhǔn)確度:十次稱量平均值的允差±1.6 ,單次稱量的允差±4%。
4 ) 稱量速度:240 320次/時(shí)。
5.2 試驗(yàn)條件
1 ) 試驗(yàn)用物料
①標(biāo)準(zhǔn)粉,含水分 14%
②生產(chǎn)流程中的粉料,流量波動較大
2 ) 試驗(yàn)設(shè)備
三倍于自動稱量準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)衡器一臺;
分度為1/10s的秒表一只;
四等砝碼按需要數(shù)量準(zhǔn)備。
3 ) 氣源
氣源為面粉廠集中供氣,秤上調(diào)壓到0.35MPa。
5.3 試驗(yàn)內(nèi)容
試驗(yàn)中對樣機(jī)稱量準(zhǔn)確度作了實(shí)測記錄記錄儀表顯示值,并在校驗(yàn)秤上測出對應(yīng)面粉包的實(shí)際重量。
1 ) 儀表顯示值共記錄 1600次。
2 ) 校驗(yàn)秤共校驗(yàn)稱重對應(yīng)的 1600 個面粉包的重量。
5.4 誤差分布
1 ) 以每次稱重顯示的重量值為縱坐標(biāo),稱重次數(shù)按比例在橫坐標(biāo)上作圖,得到稱重顯示值的誤差分布。
2 ) 以面粉包在校驗(yàn)秤上稱重的偏差值為縱坐標(biāo),校驗(yàn)稱重次數(shù)按比例在橫坐標(biāo)上作圖,得到1600 個面粉包校驗(yàn)值的誤差分布。
5.5 誤差分析
1 ) 秤的動態(tài)稱量精度,即儀表顯示值的準(zhǔn)確度,在±0.2%以內(nèi)的為 1596 次,占全部次數(shù)的99.13%。
2 ) 包裝精度,即校驗(yàn)秤校驗(yàn)稱重值的準(zhǔn)確度,在±0.1%以內(nèi)的包數(shù)為 1156 次,占全部次數(shù)的 72.25%,在±0.2%以內(nèi)的包數(shù)為 1548 次,占全部次數(shù)的 96.75%;其余占總數(shù) 3.25%的 52 次超過±50g,但均不超過±100g,即單次稱量誤差在±4%以內(nèi)。
3 ) 每 10 次稱量為一組,每組平均值的誤差在±1.6%以內(nèi)。
4 ) 包裝物稱量平均值的誤差接近于 0。
5 ) 儀表顯示值和校驗(yàn)秤校驗(yàn)稱量值的離散情況均按正態(tài)分布。
6 結(jié)語
如上所述,DCS智能型定量包裝稱重系統(tǒng)無論是在計(jì)量性能上,還是在包裝功能上都能滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)的要求,在生產(chǎn)流水線中實(shí)現(xiàn)自動稱重和定量包裝,具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1] 施漢謙,宋文敏.電子秤技術(shù)[M].中國計(jì)量出版社,1991.9.
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