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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(wèn)題已成為面粉加工企業(yè)急需解決的問(wèn)題。本文在技術(shù)上首先要解決計(jì)量精度和速度問(wèn)題,其次完善設(shè)備的功能,使之更具有實(shí)用性和通用性。
2面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線簡(jiǎn)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(guò)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。
3面粉全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線自動(dòng)計(jì)量部分工作過(guò)程
送料計(jì)量啟動(dòng)信號(hào)為開(kāi)時(shí),送料開(kāi)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(cè)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(guò)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(guò)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,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(cè),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(kāi)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,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(jiàn)溫度附加誤差(R1的第二項(xiàng),R2的第三項(xiàng)R3的二、三項(xiàng),R4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(cè)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。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。
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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(cè)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(guò)程中隨機(jī)測(cè)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(yǔ)
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(guò)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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