在棉種廠和麵粉廠都廣泛使用了顆粒物定量包裝秤。相比較過棉包的電子秤,這種秤比較複雜、精密,涉及到弱電、強電、氣動及傳動機械等多個方麵,在車間粉塵及震動環境中使用,容易發生故障。發生故障後,由於是生產線上的關鍵工序,嚴重時會導致整條生產線停產。本文就定量包裝秤的原理及維修做一簡單探討。

一、定量包裝秤的原理

定量包裝秤一般都有以下幾個部分構成:稱重料鬥、喂料機構、控製電腦等。為了實現動作的自動化或機械化,定量包裝秤上還有一些輔助設施,如夾袋機構、卸料裝置、拍袋裝置、氣泵等。這些設施多數由氣缸驅動。

因為涉及到商業貿易,國家要求精度至少要達到Ⅲ級,所以定量包裝秤多采用靜態稱重法,即稱重時物料相對靜止,間歇稱重。棉種廠及麵粉廠常見的是雙料鬥法稱重,即在秤上設有兩個料鬥(倉),分別用於暫存和稱重。一個工作周期開始時,物料從暫存料鬥中被送到稱重料鬥中。當稱重料鬥稱重時,關閉加料,物料暫存在暫存料鬥中。當稱重料鬥卸料完畢後,暫存料鬥重新打開,完成下一個工作周期。

從暫存料鬥向稱重料鬥加料的方式,多采用雙物流法。雙物流法稱重,顧名思義就是采用大、小兩個物料K8凯发登录入口向稱重料鬥加料。首先由大K8凯发登录入口物料進行快速粗加料,到達設定值時改用小K8凯发登录入口,最後準確加料到設置重量。常見的是兩個大小或轉速不同的的絞籠來完成喂料。這些動作,都由內置的控製電腦uPC按照設定的程序來完成。

二、維修

1.檢修思路。

按物料包裝秤的一般工作原理,尋找不同物理係統界麵的接口元件,按界麵將整個係統分割為功能相對獨立的小係統,縮小檢修範圍。一般可認為機械部分與氣動部分的接口界麵元件為氣缸;電氣與氣動部分的接口元件是電磁閥線圈;強電與弱電的接口界麵元件為固態繼電器;機械位置反饋為傳感器。

按損壞頻率高低和故障現象,本著先易後難的方法,在確定的功能範圍內,從輸出端和各係統接口界麵元件開始,利用逐步排除、代替法等進行檢修。

2.檢修流程。

①氣動部分。

如果出現機械故障,如不能完成夾袋等,在排除純粹的機械故障如鬆脫、卡死等後,可重點檢查氣動部分。首先觀察氣壓表檢查氣壓是否正常,然後檢查管路是否鬆脫,嚐試用手推動氣缸,觀察是否有卡死的現象。根據氣動部分與弱電部分界麵分割圖,最後重點檢查電磁換向閥,可用小改錐輕推電磁閥的閥芯,觀察是否卡死,氣缸能否動作。常見故障是油水

分離器中的儲油過多,導致灰塵油膩將電磁閥的閥芯卡死。檢查完這些沒問題後,基本可斷定氣動部分不存在問題。

②弱電部分。

在排除完機械故障後,重點檢查弱電部分。主要包括位置傳感器、直流電源、電磁閥線圈及控製電腦。首先應該用萬用表檢查直流電源是否正常,常見的直流輸出是24V,12V和5V。24V主要用於電磁閥線圈,12V和5V用於傳感器,如磁接近開關等。將控製電腦調整到測試狀態,單獨操作每個步驟,如夾袋、鬆袋、卸料、料倉關閉等動作。比如夾袋無動作,需要用萬用表測量相應電磁閥線圈是否有直流電壓。如果有直流電壓,多數表明是電磁閥損壞或氣動部分的故障。測不到電壓,可斷開電磁閥線圈接線後重測,若能測到,表明線圈短路;若不能測到電壓,需要檢查線路是否鬆脫,或位置傳感器和控製電腦是否正常。

接下來檢查位置傳感器。在物料定量包裝秤上用的比較多的是光電開關和磁接近開關。光電開關一般用來探測物料高度位置信息,磁接近開關一般用來探測氣缸的位置。出現不喂料或不自動開機,可重點檢查物料鬥上的光電開關;不夾袋、卸料等需重點檢查相應氣缸上的磁接近開關。一般這些傳感器開關上都有指示燈,可鬆開這些傳感器的固定螺絲,調整位置,看指示燈是否能動作。如果不能動作或不亮,可考慮檢查電源線是否鬆脫或更換新的傳感器。

③強電部分。

涉及到強電部分的檢查,主要是電機、接觸器或固態繼電器等內容,主要解決不能喂料等電動機不運轉問題。用在棉花加工廠或麵粉加工廠的定量包裝秤,為了防止電動機啟停產生火花,多采用固態繼電器控製電機,也可能會采用接觸器。在檢查這類問題時,需要特別注意安全。

首先排除明顯的機械故障,如電機卡死、皮帶鬆脫等。如果用接觸器控製電機,可用改錐輕推控製對應電機的接觸器鐵芯,觀察電機是否正常運轉。如果不運轉,屬於主電路問題,檢查三相是否正常,電機是否損壞;若運轉,需要測量接觸器線圈電壓是否正常,重點檢查接線。

如果用固態繼電器控製電機的,檢查相對複雜些。固態繼電器(SSR)工作時沒有機械動作,有些有狀態指示燈,有些沒有狀態指示燈,狀態比較難斷定。固態繼電器通常有4個接點,兩個較大些,上麵有“～”標記,接在交流主電路中;其餘兩個較小的,一個標記“+”,需要接入直流控製電路電源的正極,另一個標記“-”,需要接入直流控製電路電源的負極。普通的固態繼電器內部多采用光電隔離的方法來分割控製回路和主回路,交流主回路多數采用雙向可控矽或IGBT。雖然固態繼電器有三相的,但發熱問題不容易解決,目前多數采用3個1組,每個分別控製電源的1相,來完成控製三相電機的運轉,控製回路電路多數是並聯。

首先在斷開電源的情況下,用萬用表電阻檔檢查3個固態繼電器上連接電機的3個端子之間電阻是否正常。正常後,在不工作狀態下打開電源,用萬用表的交流電壓檔測量固態繼電器交流回路兩端是否為380V,如果不正常,表明對應的固態繼電器損壞;都正常時,將控製電腦調整到測試狀態,單獨操作每個電機。用萬用表電壓檔分別檢查3個固態繼電器上控製端子間電壓是否正常。正常值應該是驅動的直流電壓,如24V或12V,如果正常,表明固態繼電器損壞,可進一步檢查固態繼電器對應的交流控製端是否存在交流電壓降。固態繼電器正常工作時,交流控製端會產生大約3V～5V的電壓降。無電壓,需要檢查直流電源和控製電腦及固態繼電器之間的接線。

在檢修固態繼電器及其驅動的電動機時要特別注意,固態繼電器並不能像空氣開關分斷那樣將負載物理隔絕,即盡管固態繼電器處於關斷狀態,但交流輸出端子仍然會在負載中存在漏電電流。檢修時務必注意,以防觸電。

在更換固態繼電器時需要注意以下內容:

a.固態繼電器交流端子間的允許電流必須大於電機正常工作電流的6～7倍,允許電壓大於380V,推薦使用480V。

b.固態繼電器控製端子間電壓最大值必須大於控製電路的直流電壓。控製端子區分正負極,不能接錯。

c.固態繼電器的交流端多數會並聯一個圓片型的壓敏電阻。這個電阻的作用是吸收固態繼電器斷開瞬間,電動機繞組產生的反相高電壓,保護固態繼電器不被擊穿損壞。若電網電壓太高,該壓敏電阻擊穿後會短路,外殼上有發黑燒焦的痕跡。檢修固態繼電器首先應該排除這個故障。壓敏電阻在380V應用時,一般選擇耐壓800V～1000V的,損壞後盡量更換相同規格,或電流更大規格的。

d.固態繼電器受較大衝擊電流時,往往會瞬間燒毀。如果主電路中串聯有保險絲,需要采用速熔型的,一般推薦使用空氣開關進行保護。

e.由於固態繼電器工作時交流端子間仍然存在電壓降,會導致固態繼電器發熱。更換時需要使用原始安裝方式,注意散熱。在檢修時也要注意防止觸電,造成事故。

④控製電腦uPC。

控製電腦的檢查一般放在最後。在完全排除控製電腦外圍電路和器件的故障,確定無誤後,再進行控製電腦的檢查。控製電腦的形式多樣,也非常複雜,一般是單片機電路,出現問題時會涉及到硬件故障和軟件設置等各方麵。首先應該從軟件上嚐試排除錯誤,參數設置錯誤或不合理也會導致故障。按操作手冊的要求,恢複出廠設置,重新標定、設置,看功能是否正常。對硬件故障,一般用替換法,可以用廠家提供的備件板來替換控製電腦中對應的板子。芯片級的維修因為涉及到複雜的器件和程序,用戶一般不具備維修條件,可發回廠家維修。

3.檢修後定量包裝秤的校準及參數調整。

①定量包裝秤的校準。

維修過程中調整參數或包裝秤後使用一段時間,發現計量不準確時,需要校準係統。校準包括稱重儀表及料鬥的零校準和固定加載砝碼的校準兩部分,具體操作步驟可參考包裝秤的使用手冊。有些秤在完成校準後,提供了校正係數顯示功能,在不更換稱重傳感器和線路板的情況下,可以將校正係數抄寫下來,以備日後快速恢複使用。

②參數設置。

定量包裝秤參數設置中最重要的是設置包裝重量,主要有粗加料重量、細加料重量和空中落料重量組成。它們之間的關係是:

設定的包裝重量=細加料重量+空中落料重量

粗加料重量≈包裝重量×(0.8～0.6),具體需要考慮粗加料的空中落料重量及細加料時間,它的主要作用是加快生產效率。設置的原則是盡可能在粗加料結束後,讓細加料時間至少持續3秒以上,減輕稱重料鬥震動的幅度,以提高包裝精度。

設置舉例:如棉種包裝,根據包裝重量要求,如50kg/袋,設置粗加料重量為40kg,然後設置細加料重量到50kg。生產一袋後,用另外的電子秤或在本機上稱重,超過50kg的部分,假設是2kg,就應設置為空中落料重量。重新調整細加料重量為50-2=48kg,重複檢查包裝後的誤差。空中落料重量對於同一產品來說一般是固定的,算出一次即可。

4.檢修實例。

①棉種包裝秤不計量、不夾袋。按照故障現象,首先懷疑秤的夾袋部分是否正常。按使用手冊將控製箱調到手動模式,執行夾袋動作,氣缸沒有動作響應,但能聽到氣體流動的“噝噝”聲。觀察氣路上的壓力表,壓力正常。用小改錐輕推安裝在分氣塊上的電磁閥芯,阻力非常大,幾乎卡死。同時用萬用表測量電磁閥線圈電壓正常,表明控製箱輸出正常。分析包裝秤不計量的原因,應是在自動模式下,夾袋氣缸位置傳感器檢測不到氣缸活塞位置,認為夾袋動作仍然沒有完成,導致係統進入等待狀態造成的。拆開電磁閥芯,發現被短絨及灰塵堵死。清洗後包裝秤工作正常。

②麩皮包裝秤細喂料不工作。

根據故障現象分析,細喂料不工作,首先應該排除軟件上設置錯誤。例如,將粗喂料設置超過包裝重量,造成細喂料無需工作。檢查控製參數,正常,然後排除SSR故障。斷開係統空氣開關,用萬用表電阻檔測量電機繞組電阻,正常。加電後,用萬用表交流電壓檔分別測量SSR交流端子間電壓,380V正常。直接將控製端子“+”端和控製回路的直流電源接通,電動機正常運行。這表明SSR等外圍電路都正常,問題應該出在控製uPC上。打開控製箱,在帶電狀態下,測量細喂料的控製接線端子,無電壓;測量電路板上對應光電隔離的輸入端,無電壓;最終鎖定CPU板的對應管腳,無輸出信號。斷開電源,拆下CPU板,仔細觀察CPU插座,發現芯片鬆動,造成接觸不良,重新插拔一次CPU後,故障消失。

在本例中,如果不清楚CPU板上元件的功能,可以用備用的CPU板代替存在故障的板子來解決。

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