1自動配料控製係統簡介和要求
在配料生產過程中，原料稱重是最重要的環節。因此原料稱重控製的精度及可靠性是整個配料控製過程的關鍵部分，其影響了全過程的自動化程度和性能的高低。目前市場上同類產品最突出的缺點就是計量誤差較大，無法保證生產質量對物料計量誤差的要求。大部分產品說明書標注的計量誤差多是±1%~2%,在實際的使用環境中，檢定誤差大甚至更高。配料係統釆用的稱量裝置是釆用傳感技術、電子技術和計算機技術一體化的電子秤。
電子正秤和電子負秤是電子稱的兩種不同類型。所謂正秤就是一般習慣的稱量方法，隨著被秤対象重量的增加，秤的讀數增加；負秤則隨被稱對象重量的減少,秤的讀書增加，它常用於排料時指示拝料量，因此也可稱之為卸料秤。電子正秤型自動配料機采用的是物料進入秤體計量，而其它配料機采用的龜子負秤是物料離開秤體計量。

圖1配料正秤計量示意圖
在國內研發的配料機多數沿用“提升上料，自落配料”的設計模型;在計量原理上都釆用正秤計量。在整個生產工藝中，配料最為重要。這就對稱量精度提出了更高的要求。
筆者曾開發研製了一套適用於混凝土生產的自動配料係統。通過對國內企業生產線的改進,並對稱量工藝的綜合改進，取得一定經驗。本文對計量誤差產生的原因做出較為透徹的分析，井提出了一套有效可行的辦法來解決這些誤差，提高自動稱量的控製精度。
2動態誤差
2.1原因分析
首先，我們來看一下基於正秤的自動配料係統計量示意圖（圖1）。首先將物料裝入料會，然後將物料投入到秤鬥送行稱量，秤鬥中的物料不斷增加直到正秤指示到所要求的重量才控製下料閥門停止投料，然後將物料卸入攪拌箱C
由於基於正秤的配料控製係統其加料口和稱鬥容器之間有一定的距離，物料重量達到額定值時，控製係統發生關閉料門的命令,加料器關門。但此時有一段已離開加料口還未到達稱鬥容器的“自由”料柱，當這段料柱到達稱鬥後,被稱量的物料必然超過額定值，這種因料柱滯後而產生的超差，成為“落差”。此外，由於物料形狀不規則,粒徑差異較大,加上生產過程中不定期的向料倉加料,使得料倉的料位變化不定，因此，每一瞬間物料流的流速隨機變化，使每次因滯後所造成的物料稱量偏差都不相同。這種由於料位變化和落差引起的稱量偏差必須進行修正a在單料稱量中，影響稱料精度的主要因素是加料速度和停止加料信號發出後的物料繼續下落的過衝量。
由於料倉與秤鬥之間具有一定的落差，物料投入到秤鬥時總有一定的速度，因而會對秤鬥產生一定的衝擊力。另外，料倉每次卸料可能會殘留一部分，秤鬥的皮重在每次稱量時也有所不同。物料動態計量誤差來自物料衝擊力、秤鬥皮重變化以及秤鬥未卸空量變化。
2.2解決措施
（1）配比修正法
配比修正法是調整計量誤差的一種最簡單的方式。為保證各配料間的嚴格配比，分兩次稱量，第二次稱量對物料超量做動態補償，提高稱量係統百分比的正確性。
（2）雙速給料（雙料門）控製方式'雙速給料即稱重配料控製器釆用快慢速配料的過程1
具體方法是以雙門法實現粗稱、精稱。控製係統輸出兩個開關量來控製一種物料的兩個配料門。開始時，兩個配料門同時打開，當物料加到了低於額定值（自設定）時關閉粗稱門，對精稱門則釆用謹慎補償法來進行配料。
配料工作過程如下:當啟動配料生產後，儀表輸出第一個非零目標量（目標量就是要求該物料達到的最終準確的重量。）物料的開門控製信號，並同時輸出快慢速控製信號。如用戶係統每種物料都設計快慢兩個投料門，則一開始這兩個門同時都打開，以高速投放物料。當儀表檢測到稱重料鬥中的物料重量已達到預先設定的粗計量值（粗計量就是在配料過程中，當到達確定的重量時立即關閉快速進料門。）時，快速投料門關閉，慢速投料門仍維持打開狀態,這時以低速投放物料，以便精確計量。當儀表檢測到稱重料鬥中的物料重量達到預先設定的精計量值《精計量即配料過程中，到達確定的重量時立即關閉慢速進料門。）時，慢速投料門關閉,停止繼續投料。然後以同樣的流程處理下一個非零目標量物料的投料過程，直至所有待配物料全部投配結束。
（3）基於給料速度控製方案
將基於正秤的自動配料控製係統建立在物料下料速度的模型基礎上，在生產線中,物料加料速度很高，料倉中的物料是動態值，這個量是影響係統物料配比的主要因素，並且是與物料速度相關的變量。
在控製器中實現以下料速度為調節參數調節方式，改變了以前隻控製重量的方法，提高了自動稱量控製精度，並建立了基於物料，料速度的模型，按設定的下料速度進行給料.

圖3給料速度控製方法方框圖
（4）過衝量自動修正法
在配料生產過稈中，由於料倉與稱鬥之間有一段距離，儀表在關閉料倉的投料門後，仍有一些物料正在電落的過程中。當這些物料抻進料鬥後，會便最終鬥中物料的重量與關閉投料門時檢測到的車量有差別。我們把進料門關閉時一瞬間還在空中的那部分物料叫做過衝量或提前量C在設定各物料的配料份量時，必須考慮此過衝量G過衝髯的設定需要試驗才能決定，它受物料的濕度、粘附性、塊狀大小等等因數影響,隨機性很大。分別設兩個參數COARSE和FINE。COARSE是控製快速進料門的過衝量,FINE是控製慢速進料門的過衝量，當隻用…-個進料門控製進料時，就隻考慮FINE的設置。
由於過衝量:的設置比較麻煩，一開始不容易獲得合適的值，所以儀表提供了自動過衝量修正功能。過衝量修正公式如下：
FINE新值=FINE舊值-（絕對誤差/2）（3）
按此公式修正的結果是；當實際配料結果值小於預定目標量值時（即絕對誤差為負值），新過衝量值FINE將減少本次配料誤差的二分之f當實際配料結果值大於預定目標量值時（即絕對誤差為正值），新過衝量值FINE將加大誤差的二分之〉如計算結果過衝量新值成了負值，則將FINE賦零值（即不設過衝量爲如計算結果FINE新值大•於物料設定的快速進料提前量COARSE時，則將COARSE設置成等於FINE.
控製過衝量自動修lF.的功能參數是Auto.n.Auto.n參數若選OFF,係統不進行過衝量修正；Auto.n的值若取1,.係統則在每次配料結束時根據本次配料結果對FINE泳行修正；若Auto,n取值大於1（l FINE新值=FINE舊值-（n次累計絕對誤差Z2n）（4）
其它處理同n=l°
由於物料投入稱鬥時會對稱鬥產生定的汗擊力,也造成了誤差。設起始禁止比較時間Sl.d和結束禁止比較時間CPr.d:當開始向稱鬥投料或結束投料時，由丁.物料重力的衝擊和驟停，稱鬥會產生抖動振蕩，這時係統檢測到的重量數據會大丁實際車量。為了避開這一段不穩定時間，所以設計一個起始禁止比較時間St,d和結束禁止比較時間CPr.d。兩者均可設定為0.1-9.9S,這段時間裏係統不進行測量值與預設冃標值的比較，以避免發生錯誤判斷（圖4）

用戶係統中，如發現即使將過衝量（FINE）設置成零，配料結果仍小丁目標量,說明物料的衝擊幹擾很大，應考慮設置或加長結束禁止比較時間CPr.d。而起始禁止比較時間St.d-般在稱鬥重量很輕，開始投料衝擊力影響很大時才使用。
延遲檢査超差時間wl.d；在每種物料投配結朿後，儀表能自動檢査實際配料量與目標量之間的誤差，儀表能通過中口輸出配料的實際掙値和百分比誤差。與上述的原因一樣，為了獲得穩定精確的最終物料投配值，設計了延退檢査超差時間loLd,toLd的時間可設定為0.1-9.9S,儀表在等待這段時間結束後再重新測量的配料結果。誤差檢査的結果將用於計算誤差和過衝量FINE的自動修正，用戶應選擇合適的tol.d時間（圖5）。以Ml,M2兩種物料作例子的配料控製時序圖略町向者索取：
3靜態誤差解決方法
靜態誤差是指配料係統中的稱重部分在非生產狀態下的稱重精度。它取決於稱鬥的設計，傳感器的精度和線性，同一個稱鬥上所有傳感器的一致性以及傳感器安裝是否合理等等因數。

圖6傳感器電路圖
一般情況下，都用3個或4個拉力（或壓力）傳感器懸掛（或支撐）稱鬥。在設計和安裝稱鬥時應盡量讓每個傳感器受力均勻。傳感器的額定荷重應大於係統最大荷重的50%。例如以3個拉力傳感器懸掛一個自重加物料600Kg的稱鬥為例，那麽每個傳感器的額定荷重不得小於300KgB如果投料時稱鬥各支撐點受力均勻度較差時,傳感器的額定荷重應選用更大一些。當同-個稱鬥上的3個傳感器的靈敏度、內阻、線性都一致，而且每個傳感器受力均勻的理想情況下,每個傳感器平均承重200Kg,相當於最大荷重的1/3。實際生產中鋪放在稱鬥中的物料不可能完全均勻，如圖6中2是傳感器的內阻,u是傳感器受力後的輸岀電壓,Au是其中某個傳感器因受力不均而產生的變化量,ri是稱重儀表的模擬部分輸入電阻，運用迭加法計算儀表獲得的a、b兩點（之間的信號電壓是（u+Au/3）O因為在稱量校準時是按3倍標定的,所以總重量是3u+Auo
所以弁聯使用傳感器時，隻要3個傳感器的靈敏度、內阻、線性等性能一致,即使傳感器受力稍許不均，稱重結果仍是準確的。
拉力傳感器在安裝時上下都應用勾環連接，讓其自由忌掛，不受任何水平扭力及側向力約束，否則將影響精度。如用戶對稱重精度要求很高，可考慮釆用萬向掛勾。
選購傳感器時不一定能買到性能完全一致的，這時需要加以補償。補償方法如下，在稱鬥（空鬥）安裝好後,先行細調整各傳感器的受力情況，盡量使其均勻,然後分別測量各傳感器的輸出。如某個傳感器輸出低，就在該傳感器的輸出和輸入之間加一隻數百KJ2電阻，阻值應仔細調整,使該傳感器的輸出與其它傳感器相同。相反，如輸出過高則在輸出和輸入之間加一隻電阻，調整方法與前相同。,
傳感器的線性對靜態精度影響很大，在采購傳感器時必須加以注意,傳感器的線性誤差應比要求的靜態精度小。但是隨著傳感器技術和數據處理技術的發展，由稱重傳感器引起的誤差可降低到很小的程度。
4結束語
以上改進措施對消除計量誤差都是行之有效的，適應高效率生產，可靠性強。此外，在設計中必要釆取如下措施保證穩定性:強電設備與弱電設備之間釆用光電耦隔離，以提髙抗幹擾措施;交流接觸器全部安裝阻容吸收；中間繼電器線包全部安裝二極管吸收回路及數字濾波。

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