随着工业生产的迅速发展‚传统对粉状、粒状、块状等产品的地磅计量方法费时、费工‚效率又低‚已不能满足生产需要‚后来我国科技人员又研制了类似于水泥自动定量包装的包装机。由于其精度较低‚一般在5％左右‚所以只能适用于一些价格较低的产品如水泥、化肥、粮食等‚但对于像钛白粉、聚四乙烯等昂贵材料1％的误差足以引起买、卖纠纷‚因此‚金陵石化炼油厂委托我们为其开发0∙1级高精度包装秤。

1包装秤的工作原理

如图1所示‚包装秤共分三个主要部分。

1∙1定量秤重系统

物料经给料机构‚通过秤重控制器与可编程序控制器控制气动元件‚将给料弧形门打开‚向秤重料斗进料‚当物料重量至给料预定值时‚秤重控制器发出停止给料信号‚由可编程序控制器控制给料气缸执行关闭弧形门‚给料结束秤重完成。

1∙2装包系统

当定量秤重完成后‚人工套袋‚触动拔拉开关‚发出夹袋信号‚夹袋机构将包装袋夹紧‚秤重料斗打开卸料‚经延时几秒后‚秤重料斗关闭‚夹袋松开‚料包落至输送机‚装包完成。准备第二次秤量‚循环开始‚并由计数累计包装次数。

1∙3输送、缝包系统

运行的输送皮带将料包送到缝包机进行缝

包‚人工协助缝包‚缝包机启动‚当料包缝完后‚缝纫机停止。完成缝包后‚料包经输送机将料包入库。

2提高秤重精度的关键部位

2∙1给料控制系统

2∙1∙1气动、秤重仪表和PLC

如图1所示‚水泥包装机的气动系统‚主要是通过PLC控制电磁阀达到控制弧形门进行给料——秤重斗落料－－夹袋等过程的。从经验我们可以看出‚当给料电磁阀打开时‚物料开始落下‚对秤量斗有一个冲击加速度‚当给料电磁阀关闭时‚空中仍有一段“悬浮量”未落入秤重斗‚这是引起秤重精度不高的主要原因‚如图2所示。尽管可以采取悬浮量提前补偿的办法‚即预先估计悬浮量加在设定值里‚但由于悬浮量无法准确估算且随机变化毫无规律的‚因此误差是难免的‚而且无法控制。既便采用粗加＋细加的方法减少悬浮量‚但仍不尽人意。要想从给料方面消除误差首先必须：a∙消除落料冲击‚即落料渐渐增加或减少。b∙消除悬浮量‚即关闭料门时料门与秤斗之间几乎没有落料。如图3所示料门开闭的光滑过渡才是消除落料冲击和悬浮量的唯一有效办法。

从图3曲线可以看出完全没有落料冲击过程‚且在关闭区重量值基本已接近设定值‚悬浮量几乎为零。为了达到上述曲线‚我们在给料电磁阀通道前面加上薄膜式脉冲电磁阀‚进行脉宽调制连续调节‚根据测量重量的大小与仪表内设定的曲线进行比较后‚输出调制脉冲反馈到PLC‚对脉冲电磁阀进行调节如图4所示。

连续调节的关键是脉冲电磁阀‚其结构如图5所示‚因为膜片组件结构简单可靠‚体积小重量轻‚所以响应速度很快‚是较理想的脉冲电磁阀。

为了减少落料冲击和悬浮量‚除了用脉冲电磁阀控制弧形门的转速得以光滑过渡以外‚还要在开启和关闭时对弧形门的过流面A进行控制‚如图6所示△／L应在20～30％之间‚这样既可以减少落料冲击和悬浮量‚又可以减少转角行程L‚即所谓的稳、准、快。

2∙2秤重料斗

2∙2∙1重力自锁机构

为了提高秤斗的可靠性和稳定性‚设计了如图7所示的启、闭秤门的杠杆机构‚由于F1＝F2且在一条直线上‚所以不论mg的大小‚都能自动保证自锁‚既不会因为重力使秤门向下旋转而卸料‚也不会因气缸内漏气而自动打开秤门。当需要打开秤门时‚只要很小的纵向力（气缸的启动压力很小）就可以推开秤门‚快速卸料。

2∙2∙2阻尼器

在秤重过程中‚为了提高测量响应时间‚让摆动的秤重斗快速稳定下来‚我们加了四条横向阻尼绳如图7所示‚由于阻尼绳只产生横向力F3‚不产生纵向力‚所以不影响秤重精度。

3PLC软件系统

软件主要完成：包装袋数量计数、对脉冲阀连续控制、运行显示和故障报警等具体见PLC流程图。

4结论

该系统主要指标为：

a∙新系统锯台进给速度为2mm／s～21mm／s原系统为5mm／s～20mm／s）；

b∙新系统圆锯锯切速度为150～1480rpm（原系统为200～1300rpm）；

c∙改造后电机装机容量仅132kW左右（原装机容量513∙4kW）。由此可见‚新系统加工范围得到提高‚同时变频调速控制节能最少可达50％左右‚节能效果十分可观。

 

 

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