自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)是對(duì)粉粒或液體物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合的工業(yè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng), 已廣泛應(yīng)用于冶金、 建材 、 化工 、醫(yī)藥、 糧食與飼料等行業(yè) 。工業(yè)配料系統(tǒng)的特點(diǎn)是:
( 1)配方可能經(jīng)常變換 、 調(diào)整;
( 2)物料可能受環(huán)境溫度、 濕度影響 。
( 3)各組份在配方中所占比例不同, 有時(shí)甚至差異懸殊 ;
( 4)配料現(xiàn)場(chǎng)粉塵大, 環(huán)境惡劣 ;
( 5)配料速度和精度要求高 ;
1 配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括稱重方式選擇 、 給料方式選擇、 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)方式選擇、 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
1. 1 稱重方式選擇
在工業(yè)配料過程中, 常用稱量方式有進(jìn)料式稱量和卸料式稱量 2 種 。
進(jìn)料式稱量有 2 種實(shí)現(xiàn)方法 , 第 1 種方式稱為零位法, 即在稱量開始時(shí)通過給料設(shè)備向稱量料斗內(nèi)給料, 在稱量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止給料, 然后打開閘門將料卸出 , 再?gòu)牧阄恢匦路Q量下一物料;第2 種方式稱為增量法 , 即稱量料斗接收 、 稱量好一種物料后 , 不排空料斗, 而是只將電子秤內(nèi)部計(jì)數(shù)值清零, 再接收另一物料 。顯然, 零位法的稱量精度比增量法的稱量精度高 。
采用進(jìn)料式稱量 , 當(dāng)給料設(shè)備停止給料后, 還將有一部分物料在空中以自由落體的方式落入稱量料斗 , 這些余料稱為落差 。因?yàn)橛新洳畹挠绊? 增量法稱量物料重量的設(shè)定值應(yīng)為要配制的物料標(biāo)準(zhǔn)重量減去落差值 。
為保證稱量速度和稱量精度, 在進(jìn)料式稱量時(shí)一般采用雙速給料的方法 , 即先快速給料至設(shè)定值的90%～ 95%, 以保證稱量效率, 然后慢速給料 ,以保證稱量精度 。
卸料式稱量首先向料斗內(nèi)裝入始終多于配方要求的物料 , 然后自料斗內(nèi)向外卸料進(jìn)行稱量 , 落下的物料的重量就是要配制的物料的重量 。減量法稱量還可以省去料斗, 直接將傳感器安裝在料倉上 ,料倉中物料總重量減少的數(shù)值就是要配制的物料的重量值, 此方法由于精度太低而較少采用。減量法只能一料一秤。
同樣為了兼顧速度和精度 , 減量法也采取雙速卸料, 一般是先快速卸料, 到達(dá)設(shè)定值的 90%～95%時(shí)改為慢速卸料。
1. 2 給料方式選擇
目前, 稱重配料系統(tǒng)常用的給料裝置有電磁振動(dòng)給料機(jī)和螺旋給料機(jī)。
電磁振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理,雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作 , 無轉(zhuǎn)動(dòng)部件、耗電少 、 體積小、 重量輕、 運(yùn)行費(fèi)用低。在給料過程中, 物料在料槽中被連續(xù)拋起 , 并按拋物線軌跡向前作跳躍運(yùn)動(dòng), 因此對(duì)料槽的磨損較小 。其缺點(diǎn)是安裝后的調(diào)試較復(fù)雜 , 調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲且運(yùn)行不好 。
與電磁振動(dòng)給料機(jī)相比 , 螺旋給料機(jī)給料均勻 , 受外界影響小 , 機(jī)械振動(dòng)小 , 運(yùn)行平穩(wěn), 對(duì)稱量的干擾也小 , 可以避免因振動(dòng)造成的粉料分層。但螺旋給料機(jī)上安裝有電動(dòng)機(jī)和減速器, 重量大,效率較低。
對(duì)于液體物料 , 一般采用閥門控制給料量 。
1. 3 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)
( 1)采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)
每個(gè)料倉對(duì)應(yīng) 1 臺(tái)料斗秤 , 各組份原料在稱量后由溜槽、集料帶或集料小車收集并導(dǎo)入后續(xù)工序。
( 2)采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu)
幾個(gè)料倉對(duì)應(yīng) l 臺(tái)料斗秤 , 各組份原料在同一臺(tái)料斗秤內(nèi)累加稱量后由集料帶或集料小車收集并導(dǎo)入后續(xù)工序 。
( 3)采用移動(dòng)式料斗秤的結(jié)構(gòu)
通過移動(dòng)帶有稱量料斗的集料小車進(jìn)行各種物料的累加式稱量。采用這種方式進(jìn)行配料需要集料小車有很好的定位精度。
( 4)采用稱重帶式輸送機(jī)式的多組份秤的結(jié)構(gòu)
料倉的出料機(jī)構(gòu)就是多組份秤的給料機(jī)構(gòu), 各種物料在移動(dòng)的配料帶上由皮帶秤進(jìn)行累加稱重 。
1. 4 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在工業(yè)配料生產(chǎn)過程中, 一般應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng) 、 半自動(dòng)、 手動(dòng)配料 , 可以在不同工作模式之間進(jìn)行切換 , 配料控制系統(tǒng)必須有很高的可靠性 ,保證系統(tǒng)連續(xù)正常工作 , 出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)報(bào)警 ,并能夠緊急停車 , 防止系統(tǒng)出現(xiàn)事故。生產(chǎn)過程中的上位機(jī)除了直接顯示現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)外, 還要求具有歷史數(shù)據(jù)的處理功能以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表和配方管理等功能。
配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要是傳感器與儀表的選擇、 可編程控制器的選擇、 上位工控計(jì)算機(jī)的選擇等;軟件設(shè)計(jì)主要包括可編程控制器的程序設(shè)計(jì)和上位工控計(jì)算機(jī)的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 。
配料控制系統(tǒng)的傳感器主要有稱重傳感器和料( 液)位傳感器 , 一些對(duì)于物料的溫度有要求的配料系統(tǒng)還要選擇溫度傳感器。
2、影響配料系統(tǒng)精度的因素
在工業(yè)自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)中, 還有一些因素會(huì)影響到系統(tǒng)的配料精度, 這些因素主要包括以下幾個(gè)方面。
2. 1 物料特性
主要是指物料的流動(dòng)性、物料的粘度、吸潮性以及物料形狀的均勻程度等。 這些因素會(huì)直接影響到物料在配制過程中的流動(dòng)情況, 從而影響到配料的精度。
2. 2 給料量的控制
( 1) 給料速度: 給料速度指標(biāo)與給料精度指標(biāo)是矛盾的, 加快給料速度, 可以降低配料時(shí)間, 而要求提高配料的精度, 就必須延長(zhǎng)給料時(shí)間。
( 2) 料倉中料位的影響: 料倉中料位過低或者缺料有可能引起給料無法達(dá)到設(shè)定值。
( 3) 給料機(jī)出料口至稱量料斗的高度: 切斷給料機(jī)電源, 停止給料后, 自給料機(jī)至稱量料斗中間的空中落料( 落差) 是影響配料精度的主要誤差來源之一 。給料機(jī)出料口至稱量料斗的高度越大, 落差值也越大, 精度越不易控制。
2.3 稱重儀表
影響稱重儀表測(cè)量精度的主要因素有: ( 1)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 A/D 轉(zhuǎn)換的方式 、 A/D 采樣速度及轉(zhuǎn)換精度; ( 2)儀表數(shù)據(jù)傳送方式 , 稱重儀表可以通過模擬量傳輸和數(shù)字量傳輸 2種方式將重量信號(hào)傳送到可編程控制器。
2. 4 稱量料斗
如果系統(tǒng)中每次配制的物料都較少, 稱量料斗的重量會(huì)影響到稱重傳感器量程的選擇。 另外, 稱量料斗的剛度也會(huì)影響傳感器的受力情況。
2. 5 系統(tǒng)校準(zhǔn)精度的影響
系統(tǒng)必須在靜態(tài)砝碼校準(zhǔn)及動(dòng)態(tài)實(shí)物校準(zhǔn)后才能投入生產(chǎn), 并需要定期調(diào)校。
3、結(jié)語
自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng) , 必須根據(jù)所需配制的物料的特性和工藝要求 , 以及企業(yè)自身的實(shí)際情況綜合考慮, 才能設(shè)計(jì)出精度高、成本低 、 符合要求的自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)。
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