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該文檔介紹了一種三級(jí)調(diào)速控制的全自動(dòng)定量包裝秤的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于流動(dòng)性不好的的粉粒狀物料的定量包裝，目前該種方式在國(guó)內(nèi)包裝秤中很少應(yīng)用，具有一定的市場(chǎng)開(kāi)拓空間。

一、引言
禽飼料、畜飼料、魚(yú)飼料等大多數(shù)飼料都是些流動(dòng)不好、易粹的粉粒狀公司料，為保證控制系統(tǒng)精度和速度，過(guò)去用于成品包裝的定量包裝秤給料裝置，大多采用直落式給料、雙螺旋給料或雙振動(dòng)給料等方式。定量開(kāi)始后，大小給料機(jī)同時(shí)工作，當(dāng)物料重量達(dá)到大給料設(shè)定值時(shí)停止大給料，并繼續(xù)保持小給料，當(dāng)物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉小給料。由于飼料具有較差的流動(dòng)性以及螺旋給料或振動(dòng)給料機(jī)械具有的慣性，再加上物料輸送的不均勻，定量包裝秤的動(dòng)態(tài)精度很難穩(wěn)定控制?；谏鲜鰡?wèn)題，我們研究飼料的特性，采用變頻器三級(jí)控制的方式，將雙螺旋給料或雙振動(dòng)改為單皮帶給料，這樣不僅降低設(shè)備的生產(chǎn)成本，而且又能保證成品的完整型。

二、定量包裝秤結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)參數(shù)

1．結(jié)構(gòu)組成
目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的自動(dòng)定量包裝秤，按計(jì)量斗形式主要分為有斗式和無(wú)斗式；按重量形式主要分為凈重式和毛重式，但大都采用模塊化設(shè)計(jì)思路。設(shè)計(jì)的樣機(jī)采用無(wú)斗式毛重進(jìn)行稱量，主要由儲(chǔ)料倉(cāng)、皮帶給料機(jī)、過(guò)渡器、截料裝置、稱重單元、夾袋裝置、氣動(dòng)部分、縫包部分、成品輸送部分以及電氣控制單元等組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示：

2．主要技術(shù)指標(biāo)
設(shè)備的最大秤量為25～100kg；稱量速度為6～10袋/分；稱量精度為±0.5%～±1.0%；平均功耗約為5kw。

3．皮帶給料機(jī)
給料部分形式較多，通常有直落式、螺旋給料、刮刀式、振動(dòng)式和皮帶給料等，根據(jù)物料的不同可選擇不同的方式，這一部分選擇是否合適直接影響到定量包裝秤的速度和精度。由于飼料行業(yè)工藝的特殊性，為克服采用漏斗式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振動(dòng)給料粉塵污染嚴(yán)重等問(wèn)題，為此，在該設(shè)備中我們選用皮帶給料的方式。

4．稱重單元
稱重部分主要由稱重斗、稱重傳感器、稱重顯示控制器等組成，能夠完成物料的準(zhǔn)確計(jì)量，并能發(fā)送控制系統(tǒng)所需的控制信號(hào)：超、欠量信號(hào)，預(yù)置提前量信號(hào)、提前量信號(hào)、目標(biāo)值信號(hào)、4～20mA模擬量信號(hào)及標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485信號(hào)。

5．夾帶接料斗
夾帶部分為圓形，可保證夾袋后的密封性，并流有排氣口，使袋內(nèi)的粉塵及空氣及時(shí)排出，該部分主要依靠氣動(dòng)執(zhí)行元件完成其各項(xiàng)動(dòng)作。
三、定量包裝秤工作原理
1．控制單元的主要結(jié)構(gòu)組成
控制單元主要由計(jì)量控制儀表、可編程控制器和變頻器等組成。

2．工作原理
將設(shè)備置于自動(dòng)工作狀態(tài)，開(kāi)啟自動(dòng)按鈕，啟動(dòng)皮帶給料機(jī)進(jìn)行進(jìn)行一級(jí)給料，當(dāng)達(dá)到預(yù)置提前量時(shí)，稱重單元發(fā)出信號(hào)，變頻器切換到二級(jí)給料方式；當(dāng)達(dá)到提前量時(shí)，稱重單元發(fā)出信號(hào)，變頻器切換到三級(jí)給料方式，當(dāng)達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值時(shí)，截料斗關(guān)閉，松袋，套袋，系統(tǒng)自動(dòng)切換到工頻狀態(tài)進(jìn)行下一循環(huán)。其工作原理圖見(jiàn)圖2所示：

3．完成的功能
（1）用于控制該設(shè)備中喂料皮帶機(jī)的啟停、夾袋、松袋、三級(jí)給料控制、閘門、截料器及擋板的開(kāi)啟，計(jì)量的啟用及成品的輸送等；
（2）用于控制該設(shè)備與周邊系統(tǒng)的連鎖控制；
（3）用于檢測(cè)狀態(tài)傳感器的工作狀態(tài)；
（4）可將設(shè)備的工作情況及數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

4．變頻控制部分的設(shè)計(jì)
變頻器的控制部分是該設(shè)備的核心，型號(hào)的選擇，參數(shù)的優(yōu)化設(shè)定，直接關(guān)系到設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性、定量速度和定量準(zhǔn)確度等。給料量的大小主要是由皮帶給料機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，即系統(tǒng)最終控制對(duì)象是皮帶給料機(jī)。皮帶給料機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)變頻器來(lái)控制的，其容量的大小直接涉及到變頻器的選用規(guī)格。從圖2控制原理圖可以看出：系統(tǒng)主要選用利用控制端子完成多段速度的運(yùn)行控制，按操作面板的編程按鈕進(jìn)入編程狀態(tài)，設(shè)置F02=1（運(yùn)行命令由控制端子給出），F(xiàn)053=1、F054=1（設(shè)置X1、X2為多端頻率端子），X3為變頻器的正向運(yùn)轉(zhuǎn)選擇，F(xiàn)058=10、F059=20、F060=50（多段頻率設(shè)定值），三級(jí)給料對(duì)應(yīng)的頻率組合狀態(tài)如下表：

多段速度特性如圖3所示。

四、試驗(yàn)效果
該設(shè)備采用變頻器多級(jí)進(jìn)行給料控制，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，給料均勻，速度變換平滑，無(wú)機(jī)械沖擊，對(duì)動(dòng)態(tài)稱重?cái)?shù)據(jù)影響很小。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）系統(tǒng)的精度高，單機(jī)運(yùn)行時(shí)，精度優(yōu)于±0.5%；（2）系統(tǒng)保護(hù)功能完善，可通過(guò)人機(jī)界面設(shè)置、修改參數(shù)，故障自診斷的結(jié)果直接顯示在人機(jī)界面上，縮短了檢修時(shí)間，大大提高了工作效率；（3）采用軟啟動(dòng)方式，避免對(duì)電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)了電動(dòng)機(jī)的使用壽命；（4）通過(guò)變頻器自身設(shè)置的參數(shù)很容易實(shí)現(xiàn)過(guò)流、過(guò)壓、欠壓等保護(hù)；（5）定量包裝設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠,節(jié)能效果明顯；（6）環(huán)境污染（粉塵、噪聲及對(duì)電網(wǎng)沖擊等）程度低，保護(hù)工人的身心健康。

五、結(jié)束語(yǔ)
采用變頻器多級(jí)調(diào)速的控制方式在很多行業(yè)已有較為廣泛的應(yīng)用，但在定量包裝秤方面國(guó)內(nèi)還是較少見(jiàn)的，這可能得益于人們對(duì)以前的控制方式根深蒂固，隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，變頻技術(shù)在包裝行業(yè)應(yīng)有較為廣闊的發(fā)展空間。

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