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双皮带连续输送配料秤控制算法的研究

来源:网络转载更新时间:2020-05-11 09:36:55点击次数:2500次

  1. 引言

目前,连续输送配料电子皮带秤在肥料、化工、建筑等行业得到广泛应用,其称量部分安装于输送机架上,通过检测两托辊间物料重量以及皮带速度,计算出物料流量,由称量控制仪表调整皮带速度,即可达到定量配料的目的。这种称量方式受制因素较多,会受到皮带速度、皮带长期运行松紧程度、皮带跑偏、托辊摩擦力、机架应力、环境等因素的影响,其称量配料精度

不高,无法满足高精度、配料量程宽称量的要求。为此,我所研发了双皮带连续配料电子秤,供料皮带与称量皮带分为两个独立的单元,将称量皮带单独设置,有效地解决了上述问题,减少影响称量的因素,提高称量精度。

  1. 工作原理

如图 1 所示,双皮带连续输送配料电子秤由料仓、供料裙边皮带、称量裙边皮带等组成,料仓物料由供料

双皮带连续输送配料电子秤图


裙边皮带送出,通过进料漏斗落入称量裙边皮带。称量裙边皮带上安装有称量传感器,由于称量裙边皮带不与料仓接触,减少称量干扰量,从而提高了称量精度。供料裙边皮带由变频器控制,称量裙边皮带定速运行。通过制目标重量进行对比,实时改变供料频率,使实际物料重量与目标重量一致,从而达到设定物料供料量的目的。
  1. 称量控制算法

调整供料速度来稳定称量裙边皮带上的物料量,以达到设定送料量的要求。

  1. 量皮带上实际物料重量与控

称量控制器设定配料秤单位时间的供料量,除以 皮带上物料运行时间,就是称量皮带的控制目标重量。

在给料初始阶段时的计算方法:

在给料的初始阶段,物料输送时间为 n,其中n t,则平均频率 Fs 为由于称量时物料在称量皮带上运行时间较短,PID算法中的积分量并非实际的物料状态,故 PID 算法不适合双皮带连续输送配料电子秤的称量控制要求。通 过对配料秤的动态分析,以每秒为单位切割供料过程, 建立数学模型,如图 2,称量皮带上的物料是 t 时间内( t为皮带上物料运行时间) 的供料量,而在 t 秒前的供料已经送出。在正确分析了供料过程后,提出控制算法。

该算法的控制目标是供料电机的频率。通过对称其结果与( 4) 式相同,由此得出结论,在供料开始

阶段与正常阶段,其目标频率的计算方法相同。

 

供料过程教学模型图
在计算出目标频率后,及时向供料变频器发出频率指令,供料皮带按新的频率供料,直至下一个计算周期。通过不间断的修正供料频率,保证称量皮带上的物料稳定到目标重量,从而保证物料按设定配料量连续供料。

由于在实际供料过程中,每秒供料量不能直接测得,只能检测到称量皮带上的物料量。在开始称量阶段,供料时间小于物料在称量皮带上的运行时间,其每秒供料量通过以下方法获得

Qt = Qs Qs 1 ( 5)

式中 Qt 当前一秒的供料量( kg) ;

Qs 当前称量皮带上的物料量( kg) ;

Qs 1 上一秒皮带上的物料量( kg)

在正常称量阶段,每秒钟称量皮带上有物料送出, 同时由供料皮带供料,其每秒供料量通过以下方法获得

在程序中还加入缺料检测,在出现断料情况下停机报警,加料或处理料仓结拱后,再次运行。

称量皮带每次运行前都进行清料置零,保证称量准确度和系统稳定。

Qt = Qs ( Qs 1 Q0 ) ( 6) 式中 Q0 称量皮带送出的物料量。

将每秒供料量相加,就得到出料量。当出料量达到设定值后,停止给料皮带给料,称量皮带再运行 t / s 后,等称量皮带上的物料全部送出后停止,一次给料过程完成。

该算法适合于不间断连续配料,也适合于分批配料( 如每批配料 500 kg) 的配料系统。

  1. 控制线路及软件设计
  2. 应用

连续输送配料控制部分由 JH358  称量控制仪、称重传感器、供料变频器、称量接触器等组成。称量皮带 由接触器控制定速运行,上面安装称重传感器,传感器 信号送入称量控制仪; 供料皮带由变频器控制,变频器的频率由称量控制仪通过 RS485 设定,控制供料量。配料生产线一般有 5 9 个料仓,每个料仓配有独立的连续输送配料电子秤,PLC 协调控制各配料秤的启动停止动作,同时控制生产线上的输送机、提升机、混料 机等。触摸屏上显示生产线上各配料秤的状态、称量 值、参数,并记录各料仓的配料量、总配料量,统计出每 天或每班的生产量、各料仓用料量等。

我所自主研发的JH358 称量控制仪”,采用 AVR单片机 ATmega32CPU24 AD 转换器 CS1180、集成传感器电路、滤波电路、输入输出接口控制电路、RS485 接口电路、电源电路,前面板为 8 LED 数码管,显示称量状态、称量值及参数值,4 个按键用于修改参数和调试操作,是一款集检测、显示、控制为一体的智能控制仪表。
JH358 称量控制仪使用 AVGCC 编程语言,编程调试环境 AVStudio 416,图 3 为控制算法部分的程序框图。

控制算法部分的程序框图

如果称量皮带上物料运行时间较短,也可以按05  s分割计算,其算法相同。

使用此控制算法的一条年产 10 万吨 5 仓连续配料生产线和两条年产 15 万吨 5 仓连续配料生产线已经在陕西赛众科技有限公司、渭南举众科技有限公司运行投产,生产线采用 5 组连续配料控制秤,PLC 集中控制,触摸屏显示称量实时值、统计量,已经运行 1 年以上, 完全达到了设计要求,用户非常满意。

  1. 结论

此控制算法简洁明了,易于编程,在实际应用中调节反应及时准确,经检测和用户长期运行考核,配料准确度达到02 级,也验证了控制算法符合该配料秤的称量过程,准确有效。

 

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(此文关键词:连续输送配料电子皮带秤,电子皮带秤自动控制配料系统,电子皮带秤配料系统,皮带定量包装机,电子皮带秤仪)
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