隨著計算機應用領域不斷擴大，人們以往的想法現在大多已變成現實，這是集人們的智慧、微電子技術、計算機技術等綜合應用的結果。各行業對配料的效率和精度要求越來越高，人工配料已遠遠不能滿足連續化、自動化生產的要求。所以研製高效率、高精度自動配料生產線勢在必行。但配料控製儀表是關鍵的設備之一，在以往的配料設備中存在以下幾方麵不足：給料方式上隻有快慢速給料，配料精度的合格率達不到要求；控製信號隻有給料控製，其它動作控製滿足不了，即使采用PLC動作配合也不理想，且控製算法也難實現；一般均是單物料工作方式，不適於連續自動配料生產線。配料現場及工藝要求，一般配料工業現場粉塵大，工作環境惡劣，勞動強度大，汙染環境，不利於操作人員的身心健康；配料品種多，標準量各不相同，對每種物料下料速度和稱重精度都要求嚴格，生產也要求較高；因原料供應廠家不同，料樣為粉料的情況下，物料的粘度、比重各不相同，且物料隨溫度、濕度變化易粘連、結塊，使物料的流動性降低，對稱重精度有一定的影響。基於以上分析，新的配料係統應具備以下幾個功能： 
　　 
改善工作環境，提高生產效率，減輕勞動強度。 
　　具有配方管理功能，配方的建立、修改、打印、刪除、運行等。 
　　具有實時監控自動連續生產的功能，且設備的密封性好。具有實時數據采集、記錄、打印、查詢等功能。 
　　每種物料在配料過程中一般有給料、稱重、破拱、卸料、報警等動作。針對以上工藝要求和係統功能要求開發了能滿足要求的配料控製儀表。

配料控製儀表的功能 
　　
根據配料工藝和配料係統的要求，配料控製器應由以下幾部分組成：稱重功能，即電子秤；配方存儲運行功能；通訊功能；控製功能；手自動轉換功能；再啟動功能。 
　　配料控製儀表的研製主要從以下幾點考慮：雖然每種物料的設定值、粘度、比重不盡相同，但在配料係統中設備需求和控製動作是一致的；采用分散控製的思想，將稱重顯示儀表功能、動作控製、給料控製分散到現場完成，使係統結構簡單，提高了可靠性；控製方式方法靈活，易於實現；采用RS485總線進行數據通訊，方便快捷。 

主要功能模塊的研製

3．1　電子秤 
　　電子秤是根據國家標準GB－7723－87研製的，滿足電子秤Ⅲ級的技術要求。重量信號采集采用自校正的方法進行。 
根據稱重傳感器特性有：
Vi＝aVW（1）
Vi為稱重傳感器輸出信號（mv）
a為傳感器的靈敏度（mV／V）
V為傳感器的激勵電壓（V）
W為傳感器的負荷（kg） 
　　當傳感器和係統確定後，a、V均為常量，故有Vi∝W；對於A／D轉換器有：
D＝V0N／Vref（2）
N為數字量量程，有：
Vref＝sV（3）
V0＝AVi＝AaVW（4）
所以將（3）、（4）式代入（2）式有D＝AaNW／s（5） 
　　公式中A、a、N、s均為常量，即A為放大倍數，N由A／D轉換器的位數決定，這些參數選擇高精度的元件可以保證精度，而激勵電壓V因和數字輸出D無關，可采用低精度元件實現高精度的變換，從而降低了係統的成本。而在設計時為了提高係統的抗幹擾特性，微處理器和A／D轉換之間采用光電器件實現了隔離。電子秤功能均采用C51軟件實現。如校秤、清零、清皮、零點跟蹤等。

3．2　控製儀表 
　　顯示器采用數碼管實現，采用ICM7218自動掃描集成電路可顯示八位數碼管。譯碼方式可采用全 
譯碼或段譯碼，可用軟件設置。采用自動掃描方式增加了微控製器的實時性。

3．3　給料控製 
　　控製輸出采用八位A／D轉換器，設計了驅動電路並采用了光電隔離輸出，提高了稱量係統的可靠性。

對振動給料方式用調幅方式實現連續無級調速，對於螺旋給料用調頻方式實現連續無級調速，保證了稱重精度和速度。在控製器中實現了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，提高了自動稱重控製精度，並建立了基於物料下料速度的模型，按設定的下料速度進行給料。 W為物料的下料量,V為給料速度,T為給料時間； 也就是說給料速度V根據稱重重量分段的，有： 

n為速度的下降速率；WSET為稱重重量設定值；WX為速度轉換的稱重重量。 
　　當物料的下降累計量W未達到WSET－WX時，速度控製為定值調節係統，當物料的累計量超過WSET－節WX時，速度控製為隨動調節係統。定值調節易於實現，不作深入的探討。

根據速度公式可以畫出稱重物料的累計量W，給料速度V和稱重時間t的關係曲線（見圖3）。

稱重量接近設定值時，減慢稱重速度，從而保證了稱重精度。 

基於給料速度控製方案 
　　通過對物料的了解和實驗，影響稱重的主要因素主要有以下幾種： 
　　（1）物料的粘度：在相同的環境中，不同的物料下料的速度不同，因而造成調試困難，稱重精度難以控製； 
　　（2）物料的比重：因物料的比重不同采用同一裝置，下料速度也不同； 
　　（3）環境的影響：環境的溫度、濕度變化將導致物料粘度等物理特性的變化。主要是物料的粘度隨溫度的增加而增加，導致物料易起拱、結塊，對稱重不利； 
　　（4）由於控製給料裝置和控製裝置的非線性，即使在相同的控製方法和控製量下，各給料裝置的 
振動力和給料速度均是不同的。 
　　由於以上因素的影響，在以往的雙速給料中，每種物料均要調整到相應的狀態，才能達到預期的稱重精度。然而，隨著環境溫度的變化或物料批號的不同，原來的給料狀態，往往保證不了稱重的精度，需重新調整，設備的互換性較差，從而降低了生產效率。由此可見，保證稱重的準確、快速受很多因素影響。在以往的雙速給料中，因采用開環控製，振動力大，給料快，但精度難以控製；振動力小，給料慢，精度可以控製，但稱重時間長，效率低。基於以上分析提出了給料速度控製方案（見圖4）。這種控製方法采用閉環控製，以下料速度為控製參數，采用自適應智能控製方法，克服了以上各因素對稱重精度和生產效率的影響。以上各因素的變化均以改變振動力加以克服，但控製算法和控製手段更複雜了。基於速度給定，在稱重初期，下料速度穩定在V0，當稱重值接近設定值時，速度的設定值減小。因此，該係統是一個隨動調節係統，將以往的分段控製變為連續控製。

應　用 
　　該高精度配料控製儀表通過在小料自動配料稱重係統中的實際應用，效果良好，很好地克服了以往控製方法難以解決的問題，解決了稱重精度和稱重速度之間的矛盾，適應性強。對促進橡膠行業的自動化及連續化生產水平起到了積極的作用，用該配料控製儀表設計的配料係統通過了國家石油化工局的部級鑒定。 

參考文獻 

1　施漢謙等．電子秤技術．北京：中國計量出版社，1991 
2　何立民等．單片機應用係統抗幹擾技術．北京：北京航空航天大學出版社，2000 
3　杭柏林等．ICL7135 A／D轉換器與51單片機串行隔離接口的實現．自動化與儀器儀表，2001．5

本文源於網絡轉載，如有侵權，請聯係刪除