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1 前 言
目前在面粉生產(chǎn)加工行業(yè)中使用的計(jì)量器具大多為機(jī)械杠桿式, 少數(shù)廠家經(jīng)技術(shù)改造后也是機(jī)電結(jié)合式, 使用這種計(jì)量器具, 一是需要較多的人力物力, 增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度; 二是不能與傳送設(shè)備直接配套, 造成了很大的浪費(fèi); 三是由于計(jì)量精度低, 影響了企業(yè)的信譽(yù)和消費(fèi)者的利益。 由于這些原因的存在, 包裝計(jì)量問題已成為面粉加工企業(yè)急需解決的問題。本文在技術(shù)上首先要解決計(jì)量精度和速度問題, 其次完善設(shè)備的功能, 使之更具有實(shí)用性和通用性 [ 1 , 2 ] 。
2 面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線簡介
面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線包括供袋、 裝袋、 計(jì)量、 折邊、縫紉及碼垛等工序。
面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料、自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)封裝等多項(xiàng)功能, 并可對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控, 完成自動(dòng)診斷、 自動(dòng)報(bào)警等功能。 根據(jù)工藝要求, 面粉自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)由人機(jī)界面操作及顯示系統(tǒng)、送料計(jì)量控制系統(tǒng)、封裝控制系統(tǒng)組成。
面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線最重要環(huán)節(jié)是自動(dòng)定量計(jì)量部分, 計(jì)量部分精度 為 +0.3% ( 25kg±0.075kg ) , 速 度 為300 袋 /h 。采用微機(jī)控制靜重法, 包括粗流計(jì)量、 中流計(jì)量、 細(xì)流計(jì)量、 截流控制及降量補(bǔ)償與修正, 執(zhí)行器件為氣缸。其結(jié)構(gòu)見示意圖 1 。
面粉全自動(dòng)包裝 面粉定量包裝秤 自動(dòng)計(jì)量
3 面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)量部分工作過程
送料計(jì)量啟動(dòng)信號(hào)為開時(shí), 送料開始, 送料伺服電機(jī)根據(jù)觸摸屏設(shè)定的參數(shù)工作。 檢測填充量, 伺服電機(jī)根據(jù)計(jì)量值的不同完成面粉粗流加速填充、 中流均速填充、 細(xì)流微量填充, 填充結(jié)束進(jìn)給到位。在全部的送料過程中,觸摸屏實(shí)時(shí)跟蹤、 顯示各個(gè)數(shù)據(jù)變化, 一旦有故障, 不合理的數(shù)據(jù)出現(xiàn), 整個(gè)機(jī)器就會(huì)停止, 并強(qiáng)行報(bào)警。
面粉自動(dòng)包裝線的計(jì)量過程采用粗流計(jì)量、中流計(jì)量、 細(xì)流計(jì)量三級(jí)投料方式, 時(shí)序如圖 2 所示。
面粉全自動(dòng)包裝 面粉定量包裝秤 自動(dòng)計(jì)量
粗流計(jì)量及中流計(jì)量為定時(shí)控制, 時(shí)間可由面板控制, 它決定了計(jì)量速度, 若粗流計(jì)量為 1s , 中流為 1.5s , 調(diào)整內(nèi)錐體的高度, 使落料為 95% 左右, 得最快計(jì)量速度。細(xì)流計(jì)量為最終計(jì)量控制, 落料速度為每秒 1kg , 它主要影響計(jì)量精度。當(dāng)計(jì)算機(jī)判定 25kg 到時(shí)副操作閥關(guān)閉, 細(xì)流計(jì)量結(jié)束。
為了對(duì)下一次稱量補(bǔ)償, 設(shè)置了靜止 1.5s 的階段, 讓一直處于振蕩狀態(tài)的稱體振幅減小, 然后進(jìn)行質(zhì)量復(fù)測,得到差值, 并連同前 5 次稱量時(shí)差值歷史記錄一并考慮,算出修正量, 實(shí)現(xiàn)了降量跟蹤補(bǔ)償。
最后排料氣缸動(dòng)作, 打開計(jì)量箱下部的排料閥門,0.8s 后關(guān)閉, 把稱好的料卸入包裝袋。
4 計(jì)量誤差分析
影響計(jì)量精度的主要環(huán)節(jié)是計(jì)量傳感器、 電橋電源、電橋放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
計(jì)量傳感器至關(guān)重要, 選用梁式應(yīng)變?nèi)珮蚪Y(jié)構(gòu), 精度0.08% , 溫度誤差容限 0.04% , 滯后誤差 0.035% 。
應(yīng)變電橋采用恒壓供電方式, 由二級(jí)反饋式穩(wěn)壓構(gòu)成, 穩(wěn)定度為 ± 0.015% ( 電源波動(dòng) ± 10% ) , ± 0.02% ( 負(fù)載變化 0～ 100% ) , ± 0.004 ( 溫度范圍 0~50℃ ) 。
橋路放大器由兩級(jí)構(gòu)成, 前級(jí)采用交叉耦合差動(dòng)跟隨集成運(yùn)算放大器, 具有高度穩(wěn)定性, 后級(jí)采用反向比例放大, 總體增益 1000 倍, 非線性誤差 0.002% , 增益溫度系數(shù)為 20PPM/℃ , 輸入偏置電壓溫漂 0.3μV/℃ 。
模數(shù)轉(zhuǎn)換選用積分型高精度 12bitA/D 芯片 ICL7109 ,非線性誤差 ± 0.024% , 溫度系數(shù)為 5PPM/℃ 。
按環(huán)境溫度變化范圍 25± 25℃ 考慮, 分項(xiàng)誤差為:
面粉全自動(dòng)包裝 面粉定量包裝秤 自動(dòng)計(jì)量
可見按最大可能誤差也能夠滿足系統(tǒng)要求的誤差( 0.3% ) , 在前述分析中可見溫度附加誤差 ( R 1 的第二項(xiàng),R 2 的第三項(xiàng) R 3 的二、 三項(xiàng), R 4 的第二項(xiàng)) 是總誤差 R 的主部, 在微機(jī)計(jì)量時(shí)采用了測差法, 即隨時(shí)記憶零點(diǎn), 情況將得到很大改善。
實(shí)際工作中由于計(jì)量速度很快, 另一項(xiàng)不容忽視的誤差是由沖擊振動(dòng)所引起的, 必須采取有效措施。
5 沖擊振動(dòng)的處理
面粉計(jì)量機(jī)械部分可以近似看成一個(gè)二階振動(dòng)系統(tǒng), 在粗流計(jì)量落料的沖擊下計(jì)量機(jī)械部分立刻進(jìn)入振蕩狀態(tài), 固有頻率大致為 45Hz , 整個(gè)工作循環(huán) 5s 種內(nèi)振幅仍不能衰減到 0 , 沖擊振動(dòng)是影響計(jì)量精度的最主要因素, 為此重點(diǎn)采取三項(xiàng)措施。
5.1 加入有源濾波器
前述橋路放大器的第二級(jí), 除對(duì)恒定分量放大 8 倍之外, 還兼有三階有源濾波的功能。 見圖 3 ,對(duì) 40Hz 的交變信號(hào)形成 60dB 的衰減, 因此, 雖然稱體一直處于振蕩狀態(tài), 但送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)只有較小的波動(dòng), 為同時(shí)保持快速性, 要精心設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)電路參數(shù), 使衰減帶斜率很陡。
面粉全自動(dòng)包裝 面粉定量包裝秤 自動(dòng)計(jì)量
5.2 采用積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器
ICL7109 上是雙積分型 12bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 對(duì)交變信號(hào)具有加權(quán)平均作用, 但要選擇積分時(shí)間為交變信號(hào)周期的整倍數(shù), 這里調(diào)整時(shí)鐘電路的 RC 值時(shí), 使積分周期為 200ms , 不但對(duì)通過有源濾波器的 40Hz 的殘余振動(dòng)信號(hào)有抑制作用, 而且對(duì)工頻干擾又可有效地消減, 但轉(zhuǎn)換速度就顯得不夠了, 因細(xì)流速度為 1g/ms , 200ms 可流出200g , 這顯然與 100 克的誤差容限有不相適應(yīng), 故此細(xì)流過程中差 400 克滿 25kg 以前為計(jì)量控制, 末一段根據(jù)所差的克數(shù)設(shè)置一定的延時(shí)截流來結(jié)束計(jì)量, 前題是細(xì)流流量應(yīng)該恒定。
5.3 計(jì)量過程產(chǎn)生的沖擊量修正
上述措施仍不足以完全消除沖擊誤差, 故此設(shè)置了靜止 1.5s 并復(fù)測質(zhì)量, 得本次沖擊誤差, 每次沖擊誤差都是在衰減振動(dòng)過程中隨機(jī)測得的, 符合正態(tài)布規(guī)律, 因此連同前 5 次沖擊誤差的歷史記錄作均方根處理, 得出最佳沖擊補(bǔ)償量, 作為下一次的修正。
6 結(jié) 語
本文主要針對(duì)面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線中自動(dòng)計(jì)量部分工作過程中出現(xiàn)計(jì)量速度與計(jì)量精度這一矛盾, 提出了解決這一矛盾的具體技術(shù)措施, 從而提高了面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的計(jì)量可靠性、 生產(chǎn)率, 并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
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機(jī)械大類
機(jī)械小類
當(dāng)前位置:
自動(dòng)計(jì)量技術(shù)在面粉包裝中的應(yīng)用
來源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-02-10 13:45:41
