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隨著市場(chǎng)對(duì)糧食包裝計(jì)量要求的提高 , 計(jì)量精度高、功能強(qiáng)大、 操作簡(jiǎn)單、 性能穩(wěn)定的糧食定量包裝秤已成為許多糧食加工企業(yè)的首選。怎樣減少計(jì)量誤差、 提高計(jì)量精度是擺在我們面前的新課題。

一、 計(jì)量誤差的種類及形成原因

計(jì)量過(guò)程中產(chǎn)生的計(jì)量誤差主要有:

1. 機(jī)械動(dòng)作誤差。 由于機(jī)械結(jié)構(gòu)是在控制系統(tǒng)指令下執(zhí)行動(dòng)作 , 因此 , 從下達(dá)指令到機(jī)械動(dòng)作完成就存在一個(gè)動(dòng)作延時(shí) , 在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)就會(huì)多出一計(jì)量值而產(chǎn)生誤差 , 影響定量包裝計(jì)量的準(zhǔn)確性。

已知 , 在時(shí)間 t和物料流速 V一定時(shí) , 物料通過(guò)一個(gè)截面積 F 的容器時(shí)的物量 Q 為:

Q= F V t ①

其中: Q—— 物料量 (kg)

F—— 截面積 ( m 2 )

V —— 物料的流速 ( kg / m 2 · s )

t—— 時(shí)間 (s)

設(shè)進(jìn)料門從開啟到完全關(guān)閉時(shí) , 所需要的時(shí)間為 Δt,即動(dòng)作延長(zhǎng)時(shí)間 , 則下料量 ΔQ 為ΔQ = F · V · Δt

ΔQ 即為機(jī)械動(dòng)作延時(shí)所引起的偏差量。

2. 物料落差產(chǎn)生的誤差。 物料落差是指進(jìn)料門關(guān)閉后 ,從進(jìn)料門到計(jì)量斗物料表面空間的殘余物料量產(chǎn)生的計(jì)量偏差。因?yàn)樵摽臻g中所含的物料量在理論上是一個(gè)很復(fù)雜的推導(dǎo)計(jì)算過(guò)程 , 為了分析的簡(jiǎn)便 , 可以近似認(rèn)為:

Q 落差 = F h r ②

其中: Q 落差 —— 落差量 ( kg )

F—— 出料口的截面積 (m 2 )

h—— 出料口到料面的高度 (m)

r —— 物料的容重 ( kg / m 3 )

從式②中可推論出 ,落差量與出料口的面積和落差高度成正比關(guān)系 , 即出料口面積越大 , 落差高度越高 , 物料的落差量越大 , 反之亦反。因此 , 在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少出料口的截面積和落差高度。

3.物料過(guò)沖量引起的過(guò)沖誤差。當(dāng)物料從高處落到物體表面時(shí) , 由于動(dòng)量的存在 , 物料對(duì)物體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沖擊力。在計(jì)量過(guò)程中 , 物料從進(jìn)料斗落到計(jì)量斗時(shí) , 就會(huì)對(duì)計(jì)量秤斗產(chǎn)生一個(gè)沖擊力 , 而使計(jì)量值發(fā)生改變 , 由此產(chǎn)生了過(guò)沖誤差。

從理論力學(xué)公式可計(jì)算出物料下落時(shí)對(duì)物體表面產(chǎn)生的沖擊力 N:

其中: N—— 物料的沖擊力

m—— 某一時(shí)刻物料的質(zhì)量 (kg)

g —— 重力加速度 ( m / s ² )

h —— 出料口到秤斗料面的高度 ( m )

f —— 沖擊作用時(shí)間 (s)

由于沖擊力的存在 , 設(shè)計(jì)時(shí) , 就應(yīng)盡量減小出料口到計(jì)量斗的高度 , 同時(shí)在設(shè)計(jì)電腦控制軟件程序時(shí) , 必須考慮機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定時(shí)間 , 使計(jì)量避免沖擊力的影響。

4. 電氣干擾產(chǎn)生的誤差。 設(shè)備在使用時(shí) , 由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干擾 , 會(huì)使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生偏差而造成計(jì)量上的偏差。這些干擾主要來(lái)源于: 靜電干擾、 電源電壓干擾和電磁波干擾。 通常的辦法是使控制軟件和硬件相結(jié)合來(lái)排除這些干擾 , 如在信號(hào)傳輸線路采用屏蔽電纜 , 軟件上采用軟件濾波等方式。

二、 在電子定量包裝秤設(shè)計(jì)中控制計(jì)量誤差的具體措施

在實(shí)際設(shè)計(jì)中 , 主要是從進(jìn)料機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)二個(gè)方面解決。

1. 進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 電子定量包裝秤的進(jìn)料機(jī)構(gòu)是保證計(jì)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。根據(jù)以上分析 , 進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須首先考慮下料的準(zhǔn)確 , 有效地減少機(jī)械動(dòng)作誤差、物料落差和過(guò)沖量誤差。目前 , 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上同類產(chǎn)品大都采用了多級(jí)給料方式 , 通過(guò)對(duì)氣缸動(dòng)作的控制 , 實(shí)現(xiàn)大、中、 小開門 , 從而完成物料的快、 中、 慢三級(jí)給料 , 或快、慢二級(jí)給料。 我省中冠電子公司生產(chǎn)的 TKZB 系列定量包裝秤采用了快、 中、 慢三檔進(jìn)料方式 , 通過(guò)公式①我們可以清楚地比較采用一檔給料和三檔給料的機(jī)械延時(shí)誤差的優(yōu)劣。 采用三檔給料方式中慢料給料時(shí)的出料口截面積 F 慢 設(shè)定值是快速給料 F 快 的 1/16, 而給料時(shí)間 t 慢是快速給速時(shí)間 t 快 的 1/3, 則

 ΔQ _慢 = F _慢 · V· t _慢 = 1/16F _快 · V· 1/3t _快= 1/48F _快 · V· t _快

也就是說(shuō) , 機(jī)械動(dòng)作的延時(shí)誤差 , 三檔給料方式只有一檔快速給料方式的 1/48, 大大地提高了定量控制精度。

同時(shí), 在進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) , 采用小開門慢速給料也可以有效地減少物料的落差量和過(guò)沖量, 從而提高計(jì)量精度。

2. 自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度控制。 一般控制系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)控制和手動(dòng)控制 2種控制方式。 手動(dòng)控制方式主要是用于設(shè)備的調(diào)試和檢修 , 自動(dòng)控制方式主要用于正常稱量過(guò)程的自動(dòng)控制。

在設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件時(shí) , 為了控制計(jì)量過(guò)程中的諸多誤差因素 , 在程序中設(shè)置了以下功能: ①自動(dòng)落差修正。由于在實(shí)際應(yīng)用中落差是隨機(jī)的 , 所以在控制軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用自動(dòng)落差修正 , 動(dòng)態(tài)跟蹤并自動(dòng)修正 , 大大地提高了計(jì)量精度。②過(guò)沖量的抑制。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) , 可采用時(shí)緩時(shí)采樣方式 , 以避開最大料流沖擊產(chǎn)生的最大過(guò)沖量 , 有效地降低其過(guò)沖誤差。③自動(dòng)校零。設(shè)置該功能可在允許的清零范圍內(nèi)對(duì)計(jì)量斗中的殘留量進(jìn)行補(bǔ)償。若殘留物重量超出清零范圍則報(bào)警 , 操作者則可及時(shí)地解決。④超量與欠量報(bào)警。即每秤計(jì)量完畢 , 計(jì)算機(jī)將實(shí)際重量與目標(biāo)重量進(jìn)行比較。 若實(shí)際重量> 目標(biāo)值+允差 , 則發(fā)出超量報(bào)警 ; 若實(shí)際重量 <目標(biāo)值 - 允差 , 則發(fā)出欠量報(bào)警 , 操作者可及時(shí)解決問(wèn)題 , 不會(huì)將超差產(chǎn)品混入包裝成品之中。

自動(dòng)控制程序?yàn)? 首先啟動(dòng)大投 , 中投及小投信號(hào) ,進(jìn)行快速加料 , 當(dāng)稱重值> 大投值時(shí) , 關(guān)閉大投信號(hào)進(jìn)行中速加料 ; 當(dāng)稱量值 > 中投值時(shí) , 關(guān)閉中投信號(hào) , 進(jìn)行慢速加料 ; 當(dāng)稱重值 > 目標(biāo)值- 落差值時(shí) , 停止加料 , 輸出定值 ; 此時(shí) , 若收到夾袋信號(hào) , 則輸出卸料信號(hào) , 反之則等待夾袋; 當(dāng)稱重信號(hào)<近零值時(shí) , 則發(fā)出關(guān)閉卸料信號(hào) , 延長(zhǎng)一定時(shí)間 , 發(fā)出松袋信號(hào) , 并啟動(dòng)下一個(gè)計(jì)量循環(huán)。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)考核和省計(jì)量檢測(cè)站測(cè)試表明 , 該控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大、 可靠 , 計(jì)量精度、 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到或超過(guò)國(guó)家計(jì)量規(guī)程和有關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求 ,在控制計(jì)量誤差上采用的各種措施是行之有效的。

 

 

 

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