1引言
禽飼料、畜飼料、魚飼料等大多數飼料都是些流動不好、易碎的粉粒狀飼料,為保證控製係統精度和速度,過去用於成品包裝的定量包裝秤給料裝置,大多采用直落式給料、雙螺旋給料或雙振動給料等方式。定量開始後,大小給料機同時工作,當物料重量達到大給料設定值時停止大給料,並繼續保持小給料,當物料重量達到最終設定值時,關閉小給料。由於飼料具有較差的流動性以及螺旋給料或振動機械具有的慣性,再加上物料輸送的不均勻,定量包裝秤的動態精度很難穩定控製。基於上述問題,我們研究飼料的特性,采用變頻器三級控製的方式,將雙螺旋給料或雙振動改為單皮帶給料,這樣不僅降低設備的生產成本,而且又能保證成品的完整性。
2結構組成及技術參數
2.1結構組成
目前,國內外生產的自動定量包裝機,按計量鬥形式主要分為有鬥式和無鬥式:按重量形式主要分為淨重式和毛重式,但大都采用模塊化設計思路。設計的樣機采用無鬥式毛重稱量,主要由儲料倉、皮帶給料機、過渡器、截料裝置、稱重單元、夾袋裝置、氣動部分、縫包部分、成品輸送部分以及電氣控製單元等組成。其結構組成如圖1所示：

2.2主要技術指標
設備的最大秤量為25~100kg;稱量速度為6~10袋/分;稱量精度為土0.5%:土1.0%;平均功耗約為5kw。
2.3皮帶給料機
給料部分形式較多,通常有直落式、螺旋給料、刮刀式、振動式和皮帶給料等。根據物料的不同可選擇不同的方式,這一部分選擇的是否合適直接影響到定量包裝機的速度和精度。由於飼料行業工藝的特殊性,為克服采用漏鬥式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振動給料粉塵汙染嚴重等問題,為此,在該設備中我們選用皮帶給料的方式。
2.4稱重單元
稱重部分主要由稱重鬥、稱重傳感器、稱重顯示控製器等組成,能夠完成物料的準確計量,並能發送控製係統所需的控製信號:超、欠量信號,預置提前量信號、提前量信號、目標值信號、4~20mA模擬量信號及標準的Rs232/485信號。
2.5夾袋接料鬥
夾袋部分為圓形,可保證夾袋後的密封性,並留有排氣口,使袋內的粉塵及空氣及時排出,該部分主要依靠氣動執行元件完成其各項動作。
3工作原理
3.1控製單元的主要結構
控製單元主要由計量控製儀表、可編程控製器和變頻器等組成。
3.2工作原理
將設備置於自動工作狀態,開啟自動按鈕,啟動皮帶給料機進行一級給料,當達到預置提前量時,稱重單元發出信號,變頻器切換到二級給料方式,當達到提前量時,稱重單元發出信號,變頻器切換到三級給料方式,當達到設定目標值時,截料鬥關閉,鬆袋,套袋,係統自動切換到工頻狀態進行下一循環。其工作原理圖見圖2所示:

3.3完成的功能
（1)用於控製該設備中喂料皮帶機的啟停、夾袋、鬆袋、三級給料控製、閘門、截料器及擋板的開啟,計量的啟用及成品的輸送等;
（2)用於控製該設備與周邊係統的連鎖控製;
（3)用於檢測狀態傳感器的工作狀態;
（4)可將設備的工作情況及數據傳送給上位機,
並進行數據處理。
3.4變頻控製部分的設計
變頻器的控製部分是該設備的核心,型號的選擇,參數的優化設定,直接關係到設備的可靠性、穩定性、定量速度和定量準確度等。給料量的大小主要是由皮帶給料機的轉速決定的,即係統最終控製對象是皮帶給料機。皮帶給料機的轉速是通過變頻器來控製的,其容量的大小直接涉及到變頻器的選用規格。從圖2控製原理圖可以看出:係統主要選用利用控製端子完成多段速度的運行控製,按操作麵板的編程按鈕進入編程狀態,設置F02=1（運行命令由控製端子給出),F053=1、F054=1（設置x1、x2為多端頻率端子),x3為變頻器的正向運轉選擇,F058=10、F059=20、F060=50（多段頻率設定值),三級給料對應的頻率組合狀態如下表:

多段速度特性如圖3所示。

4試驗效果
該設備采用變頻器多級進行控製,係統運行平穩,給料均勻,速度變換平滑,無機械衝擊,對動態稱重數據影響很小。主要表現在以下幾個方麵:
（l)係統的精度高,單機運行時,精度優於±0.5%:（2)係統保護功能完善,可通過人機界麵設置、修改參數,故障自診斷的結果直接顯示在人機界麵上,縮短了檢修時間,大大提高了工作效率:（3)采用軟啟動方式,避免對電機的機械衝擊,延長了電動機的使用壽命:（4)通過變頻器自身設置的參數很容易實現過流、過壓、欠壓等保護:（5)設備運行穩定可靠,節能效果明顯:（6)環境汙染（粉塵、噪聲及對電網衝擊等)程度低,保護工人的身心健康。
5結束語
采用變頻器多級調速的控製方式,在很多行業已有較為廣泛的應用,但在定量包裝秤方麵國內還是較少見的,這可能由於人們對以前的控製方式根深蒂固。隨著變頻器技術的快速發展,變頻技術在包裝行業應有較為廣闊的發展空間。

作者:張兄華

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