1引言
禽饲料、畜饲料、鱼饲料等大多数饲料都是些流动不好、易碎的粉粒状饲料,为保证控制系统精度和速度,过去用于成品包装的定量包装秤给料装置,大多采用直落式给料、双螺旋给料或双振动给料等方式。定量开始后,大小给料机同时工作,当物料重量达到大给料设定值时停止大给料,并继续保持小给料,当物料重量达到最终设定值时,关闭小给料。由于饲料具有较差的流动性以及螺旋给料或振动机械具有的惯性,再加上物料输送的不均匀,定量包装秤的动态精度很难稳定控制。基于上述问题,我们研究饲料的特性,采用变频器三级控制的方式,将双螺旋给料或双振动改为单皮带给料,这样不仅降低设备的生产成本,而且又能保证成品的完整性。
2结构组成及技术参数
2.1结构组成
目前,国内外生产的自动定量包装机,按计量斗形式主要分为有斗式和无斗式:按重量形式主要分为净重式和毛重式,但大都采用模块化设计思路。设计的样机采用无斗式毛重称量,主要由储料仓、皮带给料机、过渡器、截料装置、称重单元、夹袋装置、气动部分、缝包部分、成品输送部分以及电气控制单元等组成。其结构组成如图1所示：

2.2主要技术指标
设备的最大秤量为25~100kg;称量速度为6~10袋/分;称量精度为土0.5%:土1.0%;平均功耗约为5kw。
2.3皮带给料机
给料部分形式较多,通常有直落式、螺旋给料、刮刀式、振动式和皮带给料等。根据物料的不同可选择不同的方式,这一部分选择的是否合适直接影响到定量包装机的速度和精度。由于饲料行业工艺的特殊性,为克服采用漏斗式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振动给料粉尘污染严重等问题,为此,在该设备中我们选用皮带给料的方式。
2.4称重单元
称重部分主要由称重斗、称重传感器、称重显示控制器等组成,能够完成物料的准确计量,并能发送控制系统所需的控制信号:超、欠量信号,预置提前量信号、提前量信号、目标值信号、4~20mA模拟量信号及标准的Rs232/485信号。
2.5夹袋接料斗
夹袋部分为圆形,可保证夹袋后的密封性,并留有排气口,使袋内的粉尘及空气及时排出,该部分主要依靠气动执行元件完成其各项动作。
3工作原理
3.1控制单元的主要结构
控制单元主要由计量控制仪表、可编程控制器和变频器等组成。
3.2工作原理
将设备置于自动工作状态,开启自动按钮,启动皮带给料机进行一级给料,当达到预置提前量时,称重单元发出信号,变频器切换到二级给料方式,当达到提前量时,称重单元发出信号,变频器切换到三级给料方式,当达到设定目标值时,截料斗关闭,松袋,套袋,系统自动切换到工频状态进行下一循环。其工作原理图见图2所示:

3.3完成的功能
（1)用于控制该设备中喂料皮带机的启停、夹袋、松袋、三级给料控制、闸门、截料器及挡板的开启,计量的启用及成品的输送等;
（2)用于控制该设备与周边系统的连锁控制;
（3)用于检测状态传感器的工作状态;
（4)可将设备的工作情况及数据传送给上位机,
并进行数据处理。
3.4变频控制部分的设计
变频器的控制部分是该设备的核心,型号的选择,参数的优化设定,直接关系到设备的可靠性、稳定性、定量速度和定量准确度等。给料量的大小主要是由皮带给料机的转速决定的,即系统最终控制对象是皮带给料机。皮带给料机的转速是通过变频器来控制的,其容量的大小直接涉及到变频器的选用规格。从图2控制原理图可以看出:系统主要选用利用控制端子完成多段速度的运行控制,按操作面板的编程按钮进入编程状态,设置F02=1（运行命令由控制端子给出),F053=1、F054=1（设置x1、x2为多端频率端子),x3为变频器的正向运转选择,F058=10、F059=20、F060=50（多段频率设定值),三级给料对应的频率组合状态如下表:

多段速度特性如图3所示。

4试验效果
该设备采用变频器多级进行控制,系统运行平稳,给料均匀,速度变换平滑,无机械冲击,对动态称重数据影响很小。主要表现在以下几个方面:
（l)系统的精度高,单机运行时,精度优于±0.5%:（2)系统保护功能完善,可通过人机界面设置、修改参数,故障自诊断的结果直接显示在人机界面上,缩短了检修时间,大大提高了工作效率:（3)采用软启动方式,避免对电机的机械冲击,延长了电动机的使用寿命:（4)通过变频器自身设置的参数很容易实现过流、过压、欠压等保护:（5)设备运行稳定可靠,节能效果明显:（6)环境污染（粉尘、噪声及对电网冲击等)程度低,保护工人的身心健康。
5结束语
采用变频器多级调速的控制方式,在很多行业已有较为广泛的应用,但在定量包装秤方面国内还是较少见的,这可能由于人们对以前的控制方式根深蒂固。随着变频器技术的快速发展,变频技术在包装行业应有较为广阔的发展空间。

作者:张兄华

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