0引言

    在现代工业生产中，连续失重秤是一种能够对物料的输送速率进行连续调节和输送计量的连续给料设备，也被称为失重式给料秤。它可用来连续输送粉料、球料、片料、颗粒料和各种短纤维物料，属连续累计自动衡器的一种。由于它几乎不需要维护，比其它形式的连续给料秤能够更好适应工业环境和工艺要求，在欧、美、日等工业发达国家使用越来越广泛，也受到我国水泥、化工、塑料、食品以及医药等相关行业的关注与重视，并逐步推广。

1失重秤的工作原理和基本组成

1.1失重秤工作原理

    连续失重秤是根据工作时控制重量损失的原理设计的。承载器内的物料重量通过称重传感器和重量变送器转化成模拟量送至可编程控制器，可编程控制器将计算出的物料重量与设定的重量上限值和下限值进行比较、判断，通过控制给料装置向承载器内间断喂料；同时可编程控制器将计算出的实际排料速率（排料容量）与设定的排料速率进行比较，通过内部PID调节控制变频器，从而控制排料装置，使实际排料速率准确地跟踪设定值。当给料装置开启向承载器内喂料时，控制信号锁定排料速率，进行容积式排料。人机界面将显示实际排料速率和排出物料的累计重量。

1.2失重秤设备组成

失重秤主要由进料装置、称重器、排料装置、重量显示控制器等组成。

1.2.1进料装置

    进料装置用于对称重传感器快速给料控制，采用圆弧门的形式，它具有密封性强，开启与关闭灵活，给料快速通畅的优点。

1.2.2称重器

    称重器用于计量和存放物料。称重器的有效容积通常按照在最大排料流量下整个称重过程为3~5min的物料体积来选定。进料装置的喂料时间（不作重量控制和调节的时间）约占整个称重过程比例的10%。称重器安装了1个传感器，用于将物料的重量转换成电信号进行PLC控制。

1.2.3排料装置

    排料装置用于排出称重器内的物料，根据输送物料的特性及使用环境的不同，可使用螺旋输送机、皮带输送机等连续输送设备，采用变频技术改变电机的转速对给料速度进行调节。

2控制系统设计

    失重秤控制系统采用西门子S7-300/400系列PLC，带工业以太网接口，当失重秤控制任务增加时，该系统可自由扩展。数字量输入输出模块采用16点24VDC的SM322及SM321，模拟量重量信号输入采用8点16位的SM311，温度信号输入采用8点16位的SM331，模拟量速度信号输出采用8点12位的SM332。
 

    上位机工作站采用3台联想商用机，它与PLC之间通过CP5611通讯卡来实现MPI通讯。人机界面(HMI)采用SIEMENS的WinCC，它具有完备的操作界面，可实时记录各种数据及报警显示。用户可根据系统的大小选择软件点数及功能。

3失重秤的调试及注意事项

3.1失重秤的调试

    失重秤从原理上不受秤体与给料机构的机械变化影响，兼有静态秤和动态秤的特点，因此，在使用前必须进行静态调试和动态调试。

    (1)静态调试步骤。

    ①根据秤体标牌的最大量程，准备相应砝码。

    ②零点调整：当秤体为空时，在称重变送器上调整零点参数和放大倍率，并在上位机将称重显示调整为零。

    ③最大量程调整：逐一加砝码至满量程，观察上位机校秤画面的显示是否和秤体所加砝码重量一致，然后在校秤画面点击校满秤。

    ④若有偏差，取下所有砝码，观察校秤画面上显示是否为零，然后点击校零。

    ⑤重复③、④步骤直至达到要求。

    (2)动态校秤步骤。

    动态校秤需准备1块秒表和30～50kg的电子秤，按配方的要求对相应的失重秤进行单机校验，将记录数据的流量与微机设定的流量进行比较，观察是否在设定范围内。

3.2失重秤设计注意事项

失重秤兼有静态秤、动态秤特点，考虑精度的因素，在设计系统时要求：

(1)正确的输送率范围，一般最佳实际工作范围为额定输送量的30%~80%，若采用交流调速，对应变频率为15～40Hz，这样保证调整范围宽。

    (2)传感器量程选用适当，秤斗最大容积按设计最大流量运行时，保证能够稳定运行3min，计算公式为：

    Weight=Flow_max (kg/min).  80%/3( min)

    实际设计时传感器量程使用系统可在60%～80%，理论上讲，信号变化范围越宽，系统的精度越高。必须给传感器预留一定的余量，避免补料过多，超出传感器的量程，损坏传感器。

    (3)系统是以差分减量的方式计算实际流量，对重量信号的稳定性提出了较高要求。因此，应注意以下几点：

    ①做好接地防止干扰，信号电缆与动力电缆必须分开放置于不同电缆槽中。

    ②称重传感器屏蔽线与信号线、地线等不能组成回路，否则会造成仪表输入信号不稳。

    ③重量变送器应尽量安装在现场，以便减少信号干扰。

4应用趋势

    为了更加适应动态精确测量的需要，在称重系统中作为系统输入端的传感器至关重要。我国目前大部分使用传统模拟式传感器，其信号易受射频干扰，电缆传输距离通常在l0m以内。随着电子控制技术的飞速发展，失重秤通过采用新技术不断提高计量精度，这一新技术的核心即为数字式称重传感器的应用，其优点是可实现“自校准”、“自诊断”，且分辨率高。因此，数字式称重传感器在称重系统中的应用必将是一种趋势。

5结束语

    失重秤自动配料系统在南风日化、纳尔斯日化、立白日化、山东丽波日化、南京佳和日化等生产线有大量的应用，宝洁公司在中国的洗衣粉厂及其所有的加工厂全部采用失重秤系统进行后配料生产，取得了明显的经济效益。

 

收稿日期：2010- 04- 28

作者简介：李登峰(1972-)，工业自动化与仪表工程师，从事自动化配料系统研究及PLC、变频器和自动化仪表的应用和维护；

刘志民(1964-)，工业自动化高级工程师，从事过程自动控制系统、自动称量包装及自动化配料的开发与研究。

 

 

 

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