一、定量包装秤和动态称重准确度问题概述

      如今的生产和流通的日益社会化和现代化,产品包装机械正开始淘汰机械称量、人工装袋的生产方式,逐步现代化。定量包装控制仪表已广泛应用于食品、化工等行业。采用电子称量装置使静态称量准确度大提高,但在企业加工连续生产过程中,其动态准确度仍不能保证。因此,在快速自动称量中如何提高动态称量准确度,一直是企业急需解决的难题。
     电子定量称重过程是一个动态过程,而要准确计量物料的重量使其尽量接近标准值,就需要使动态过程向静态稳定趋近,为此,在产品设计时,从电气控制及机械结构方面都将计量过程分为两个阶段:粗喂料阶段和细喂料阶段。前者保证称重的速度,后者保证称重的准确度。这样一来可能产生两个问题:一是保证计量准确度但称重速度不够;二是较高的称量速度,但计量准确度不易保证。我国目前称重范围在29kg~100kg电子秤,计量准确度和速度以及其他性能指标,与国外同类产品接近。但是25kg以下的小计量电子秤,尤其是0·5kg~5kg的计量,与国外同类产品相比有一定差距。

    笔者在为某企业研制饲料自动化生产设备中,应用可编程序控制器(PLC)作为动态称量包装测控设备,硬件和软件设计中采用了一些方法和动态控制方法,较好地兼顾了称量速度与准确度的矛盾,保证了饲料连续生产中动态称量计量的准确度。

二、定量包装秤系统工作原理

     用称重传感器,放大器和PLC组成测控系统来完成饲料的称重、计量、包装的生产工艺过程。该系数以PLC为核心,配以称重传感器、放大器、各种电动执行器和机械装置,实现饲料的动态在线称量计量和包装工作。秤斗的上方是成品仓,该仓中的原料是来自饲料混合工序生产的饲料散状成品料。成品仓下是1台电动驱动的螺旋进料装置,启动电动机,则该成品仓中的粉状饲料就随着传输绞笼的旋转而进入秤斗中称量。秤斗上装有3个S梁式应变式拉力传感器,秤斗的重量信号直接由该传感器组成转换成与之相对应的电信号,经放大器把该信号放大后送入PLC进行数据处理,当到达预定值时,PLC停止下料,然后PLC控制开秤斗门,并控制打包机自动装袋然后由传送带送出,于是就完成了饲料称量打包的自动化过程。

三、提高动态称量精确度的硬件方法

    影响称重静态准确度来源于传感器和放大器组成的硬件系统。该系统用3个拉力传感器,将饲料重量W变换成线性关系的电信号UX,并通过放大器进行放大。UN表示等效到放大器输入端的噪声和干扰电压,ΔUi表示等效到输入端的飘移电压。

四、影响动态称重系统灵敏度的因素及解决办法

    影响动态称重系统灵敏度的主要因素是检测电路的内部噪声和外部干扰电压UN,它与放大器所工作的频带相关。在研制中,通过选择低噪声器件,在满足采集速度所需足够宽的频带的前提下,通过选配电阻来提高放大电路本身的共模抑制能力,整个检测系统采用双层屏蔽,采样时间选为工频周期整数倍等项方法,使整个系统获得了能分辨5g重量的灵敏度。

五、影响准确度的主要因素及解决办法

     影响准确度的主要因素是整个检测系统的非线性和漂移ΔUi,其中对于系统的非线性,在选配元器件校正的基础上,采用了软件修正;而对于随温度和时间产生的漂移电压△Ui,主要采用元器件的老化、测试与分选工艺,筛选掉时漂大的,然后选配温度系数进行补偿,使整个系统的静态准确度达到了0·07%,为实现动态准确度称量奠定了基础。影响动态称重的主要因素是被称重物料的比重、流量和落差的大小,它是由成品料仓的压力和PCL所控制的进料驱动装置产生的。因此,改进控制思路,借鉴静态称量准确度高的特点是提高动态计量的关键。为此,我们选用双速变径变距螺旋下料机,采用“先快后慢,最后点动”的控制下料方式,。WX0为称重前PLC所采集的秤斗皮重;由此PLC按照每包计量净重量的90%、95%、和100%算出快速下料的终了值WX1、慢速下料的终了值WX2和称量终了值WX。其控制过程可以这样简单说明;在下料开始一段时间,PLC控制绞笼电动机快速下料,当检测达到快速下料终了WX2时,PLC关闭绞笼电动机后采用“点动”下料。

      按照上述思路,通过编写全动态控制加料的快、慢速加料和点动下料的软件模块,以及为消除空中落料对称量准确度的影响,所编写的自动寻找提前停机量的软件模块等软件方法。该系统使用一年来,经计量部门两次测试,整个系统计量准确度优于2%。

六、总结

    采用PLC控制进行饲料配料称重包装,具有结构简单、计量准确、工作可靠,较好的兼顾了动态称重计量的准确度和速度,满足了在线快速动态重量计量的要求,对水泥、食盐、面粉等的称重包装有借鉴作用和推广价值。

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