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1包裝秤系統(tǒng)簡(jiǎn)介
包裝秤控制系統(tǒng)采用七星公司的產(chǎn)品, 由自動(dòng)包裝秤、配料控制器 、PLC 等部分組成, 其中包裝秤由給料系統(tǒng)( 包括儲(chǔ)料斗和氣缸) 、秤體( 包括料斗秤及其兩側(cè)的稱重傳感器) 和排料系統(tǒng)( 包括稱料斗門(mén)及氣缸) 組成。SBS 橡膠顆粒由振動(dòng)給料機(jī)送入料斗秤, 并由傳感器將測(cè)得重量送至配料控制器進(jìn)行計(jì)量, 當(dāng)料斗秤中的物料達(dá)到目標(biāo)值( 25 公斤) 時(shí), 由配料控制器輸出信號(hào)給可編程控制器, 由可編程控制器輸出信號(hào)控制儲(chǔ)料料斗門(mén)關(guān)閉, 料斗秤門(mén)打開(kāi), 卸料、裝袋, 完成一次程序循環(huán)。經(jīng)過(guò) 2 秒延時(shí)后, 進(jìn)入下一循環(huán)。工作原理圖見(jiàn)圖 1 。

2包裝秤測(cè)量精度低的原因分析及解決辦法
2 .1包裝秤計(jì)量精度及誤差分析
所謂計(jì)量精度是指被稱重物料計(jì)量時(shí)的實(shí)際質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)值接近的程度。計(jì)量誤差是指被稱重物料計(jì)量時(shí)的實(shí)際質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)值偏離程度的量化指標(biāo), 計(jì)量誤差越小, 計(jì)量精度就越高。在本裝置中, 采用了中石化頒布的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn), 精度等級(jí)為 1 級(jí)。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn), 我們首先對(duì)包裝秤的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查, 統(tǒng)計(jì)了多組數(shù)據(jù), 其中三組典型的數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1 :

從上表中, 我們可以看出 :測(cè)量數(shù)據(jù)與目標(biāo)值相比, 總體來(lái)說(shuō)偏低 ;測(cè)量數(shù)據(jù)不穩(wěn)定, 上下波動(dòng)幅度大, 不能滿足精度要求。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn), 我們總結(jié)出在本裝置造成精度降低的幾個(gè)主要誤差, 歸納如下。
1)沖擊誤差 沖擊是造成測(cè)量誤差的一個(gè)主要原因, 也是自動(dòng)秤的常見(jiàn)誤差。物料進(jìn)入秤斗總有一定的速度,  落到秤斗時(shí)總存在一定的沖擊力。這種沖擊力隨投料的數(shù)量和順序的不同而改變,由此也引起誤差。沖擊誤差是一種動(dòng)態(tài)誤差,在實(shí)際的控制過(guò)程中通常是增加緩沖器并提高控制軟件的自識(shí)別能力來(lái)過(guò)濾沖擊力, 提高計(jì)量的穩(wěn)定性。
2)空中柱料誤差 從配料控制器發(fā)出停止給料的信號(hào)到給料器停止, 以及由給料器停止到所有物料落到秤斗總存在一定時(shí)間,在這段時(shí)間里給料器已給出的“ 空中柱料”,也會(huì)引起誤差。這也是一種動(dòng)態(tài)誤差, 雖然一般的自動(dòng)秤系統(tǒng)軟件都有一個(gè)自適應(yīng)的功能, 但物料存在容重、流動(dòng)性等方面的差異, 以及機(jī)械方面的原因, 每一次的“空中柱料”實(shí)際上又不一定完全相等, 因此完全消除“ 空中柱料誤差”是不可能的。在這里, 我們嘗試以減小投料器與秤斗的距離及實(shí)現(xiàn)慢給來(lái)達(dá)到緩沖的目的, 盡量減少這種誤差。
3)不平衡誤差 根據(jù)要求, 同一重物分別置于料斗秤入口的四個(gè)邊和四個(gè)角, 其測(cè)量值應(yīng)相同, 但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)際誤差較大。這樣, 相同的物料落在不同位置會(huì)產(chǎn)生不同重量, 當(dāng)進(jìn)料不均勻時(shí),誤差波動(dòng)較大。但這是一種靜態(tài)的誤差, 可以通過(guò)安裝和調(diào)整秤斗來(lái)盡量減少之。
這些誤差除秤的本身誤差為系統(tǒng)誤差外, 其余均為隨機(jī)誤差, 并且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中各種誤差聯(lián)合作用、彼此影響, 所以我們只能在盡量追求每個(gè)產(chǎn)生誤差因素的最小值時(shí), 去尋找一些比較合理和優(yōu)化的方案。
2 .2解決對(duì)策
可以看到, 國(guó)內(nèi)外同行解決自動(dòng)包裝秤存在誤差的主要方法, 是通過(guò)電機(jī)的變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)物料慢給, 但這種辦法成本較高,  且有些場(chǎng)合勵(lì)磁電路和控制電路中易損件較多, 影響準(zhǔn)確調(diào)速。所以我們根據(jù)以上的分析, 針對(duì)主要存在問(wèn)題, 采取了以下解決方法。
1)增加擋板 在物料入口處增加擋板可以起到緩沖作用, 開(kāi)始進(jìn)料時(shí)擋板不阻擋物料下落, 當(dāng)重量快要達(dá)到目標(biāo)重量時(shí), 擋板啟動(dòng), 擋住部分落料, 實(shí)現(xiàn)慢給, 大大減小了沖擊。這個(gè)方法也減小了物料的速度, 緩解了空中柱料誤差。實(shí)現(xiàn)方法如圖 2 。

2)改進(jìn)配料控制器的計(jì)算方法    
為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度, 配料控制器的輸入信號(hào)采用平均值的測(cè)量方法。由于配料控制器的讀數(shù)大于或等于目標(biāo)配料份量減去過(guò)衡量時(shí), 配料繼電器斷電, 因此對(duì)過(guò)衡量求平均會(huì)增加測(cè)量的準(zhǔn)確性。過(guò)衡量的計(jì)算公式如下
過(guò)衡量( 新)  =過(guò)衡量( 舊)  -( 目標(biāo)重量 -最終實(shí)重) / 2
原設(shè)計(jì) 5 個(gè)循環(huán)檢測(cè)一次過(guò)衡, 并進(jìn)行補(bǔ)償, 具有偶然性, 而且過(guò)衡為負(fù)時(shí)不計(jì), 會(huì)產(chǎn)生負(fù)誤差, 因此, 我們將配料控制器的組態(tài)改成 :每個(gè)循環(huán)檢測(cè)一次過(guò)衡, 5 個(gè)循環(huán)進(jìn)行一次補(bǔ)償。
3)調(diào)整料斗秤    
實(shí)現(xiàn)對(duì)物料下落緩沖后, 誤差有所減少, 但還達(dá)不到規(guī)定要求, 而且仍有個(gè)別采樣點(diǎn)出現(xiàn)誤差較大的現(xiàn)象。因此, 我們對(duì)秤的機(jī)械平衡進(jìn)行了調(diào)整, 使其四邊、四角稱重均勻 。
2 .3應(yīng)用效果
采取上述對(duì)策后, 再次對(duì)自動(dòng)包裝秤進(jìn)行數(shù)據(jù)抽檢, 所得三組數(shù)據(jù)如表 2 。

可見(jiàn), 此時(shí)自動(dòng)包裝秤的稱量基本符合包裝量為 25 ±0 .25kg 的要求。而且所采用的方法簡(jiǎn)便易行,生產(chǎn)成本低, 使用效果較為滿意。
改進(jìn)后的包裝秤系統(tǒng), 經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行, 效果較好, 既解決了銷售上的不便, 又提高了生產(chǎn)率, 同時(shí)避免了更換變頻電機(jī), 節(jié)約了成本, 且改進(jìn)方法簡(jiǎn)單可行, 值得推廣。
 

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