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隨著計算機應用領域不斷擴大，人們以往的想法現(xiàn)在大多已變成現(xiàn)實，這是集人們的智慧、微電子技術、計算機技術等綜合應用的結果。各行業(yè)對配料的效率和精度要求越來越高，人工配料已遠遠不能滿足連續(xù)化、自動化生產的要求。所以研制高效率、高精度自動配料生產線勢在必行。但配料控制儀表是關鍵的設備之一，在以往的配料設備中存在以下幾方面不足：給料方式上只有快慢速給料，配料精度的合格率達不到要求；控制信號只有給料控制，其它動作控制滿足不了，即使采用PLC動作配合也不理想，且控制算法也難實現(xiàn)；一般均是單物料工作方式，不適于連續(xù)自動配料生產線。配料現(xiàn)場及工藝要求，一般配料工業(yè)現(xiàn)場粉塵大，工作環(huán)境惡劣，勞動強度大，污染環(huán)境，不利于操作人員的身心健康；配料品種多，標準量各不相同，對每種物料下料速度和稱重精度都要求嚴格，生產也要求較高；因原料供應廠家不同，料樣為粉料的情況下，物料的粘度、比重各不相同，且物料隨溫度、濕度變化易粘連、結塊，使物料的流動性降低，對稱重精度有一定的影響?；谝陨戏治觯碌呐淞舷到y(tǒng)應具備以下幾個功能： 
　　 
改善工作環(huán)境，提高生產效率，減輕勞動強度。 
　　具有配方管理功能，配方的建立、修改、打印、刪除、運行等。 
　　具有實時監(jiān)控自動連續(xù)生產的功能，且設備的密封性好。具有實時數(shù)據(jù)采集、記錄、打印、查詢等功能。 
　　每種物料在配料過程中一般有給料、稱重、破拱、卸料、報警等動作。針對以上工藝要求和系統(tǒng)功能要求開發(fā)了能滿足要求的配料控制儀表。

配料控制儀表的功能 
　　
根據(jù)配料工藝和配料系統(tǒng)的要求，配料控制器應由以下幾部分組成：稱重功能，即電子秤；配方存儲運行功能；通訊功能；控制功能；手自動轉換功能；再啟動功能。 
　　配料控制儀表的研制主要從以下幾點考慮：雖然每種物料的設定值、粘度、比重不盡相同，但在配料系統(tǒng)中設備需求和控制動作是一致的；采用分散控制的思想，將稱重顯示儀表功能、動作控制、給料控制分散到現(xiàn)場完成，使系統(tǒng)結構簡單，提高了可靠性；控制方式方法靈活，易于實現(xiàn)；采用RS485總線進行數(shù)據(jù)通訊，方便快捷。 

主要功能模塊的研制

3．1　電子秤 
　　電子秤是根據(jù)國家標準GB－7723－87研制的，滿足電子秤Ⅲ級的技術要求。重量信號采集采用自校正的方法進行。 
根據(jù)稱重傳感器特性有：
Vi＝aVW（1）
Vi為稱重傳感器輸出信號（mv）
a為傳感器的靈敏度（mV／V）
V為傳感器的激勵電壓（V）
W為傳感器的負荷（kg） 
　　當傳感器和系統(tǒng)確定后，a、V均為常量，故有Vi∝W；對于A／D轉換器有：
D＝V0N／Vref（2）
N為數(shù)字量量程，有：
Vref＝sV（3）
V0＝AVi＝AaVW（4）
所以將（3）、（4）式代入（2）式有D＝AaNW／s（5） 
　　公式中A、a、N、s均為常量，即A為放大倍數(shù)，N由A／D轉換器的位數(shù)決定，這些參數(shù)選擇高精度的元件可以保證精度，而激勵電壓V因和數(shù)字輸出D無關，可采用低精度元件實現(xiàn)高精度的變換，從而降低了系統(tǒng)的成本。而在設計時為了提高系統(tǒng)的抗干擾特性，微處理器和A／D轉換之間采用光電器件實現(xiàn)了隔離。電子秤功能均采用C51軟件實現(xiàn)。如校秤、清零、清皮、零點跟蹤等。

3．2　控制儀表 
　　顯示器采用數(shù)碼管實現(xiàn)，采用ICM7218自動掃描集成電路可顯示八位數(shù)碼管。譯碼方式可采用全 
譯碼或段譯碼，可用軟件設置。采用自動掃描方式增加了微控制器的實時性。

3．3　給料控制 
　　控制輸出采用八位A／D轉換器，設計了驅動電路并采用了光電隔離輸出，提高了稱量系統(tǒng)的可靠性。

對振動給料方式用調幅方式實現(xiàn)連續(xù)無級調速，對于螺旋給料用調頻方式實現(xiàn)連續(xù)無級調速，保證了稱重精度和速度。在控制器中實現(xiàn)了以下料速度為調節(jié)參數(shù)調節(jié)方式，改變了以前只控制重量的方法，提高了自動稱重控制精度，并建立了基于物料下料速度的模型，按設定的下料速度進行給料。 W為物料的下料量,V為給料速度,T為給料時間； 也就是說給料速度V根據(jù)稱重重量分段的，有： 

n為速度的下降速率；WSET為稱重重量設定值；WX為速度轉換的稱重重量。 
　　當物料的下降累計量W未達到WSET－WX時，速度控制為定值調節(jié)系統(tǒng)，當物料的累計量超過WSET－節(jié)WX時，速度控制為隨動調節(jié)系統(tǒng)。定值調節(jié)易于實現(xiàn)，不作深入的探討。

根據(jù)速度公式可以畫出稱重物料的累計量W，給料速度V和稱重時間t的關系曲線（見圖3）。

稱重量接近設定值時，減慢稱重速度，從而保證了稱重精度。 

基于給料速度控制方案 
　　通過對物料的了解和實驗，影響稱重的主要因素主要有以下幾種： 
　?。?）物料的粘度：在相同的環(huán)境中，不同的物料下料的速度不同，因而造成調試困難，稱重精度難以控制； 
　?。?）物料的比重：因物料的比重不同采用同一裝置，下料速度也不同； 
　?。?）環(huán)境的影響：環(huán)境的溫度、濕度變化將導致物料粘度等物理特性的變化。主要是物料的粘度隨溫度的增加而增加，導致物料易起拱、結塊，對稱重不利； 
　?。?）由于控制給料裝置和控制裝置的非線性，即使在相同的控制方法和控制量下，各給料裝置的 
振動力和給料速度均是不同的。 
　　由于以上因素的影響，在以往的雙速給料中，每種物料均要調整到相應的狀態(tài)，才能達到預期的稱重精度。然而，隨著環(huán)境溫度的變化或物料批號的不同，原來的給料狀態(tài)，往往保證不了稱重的精度，需重新調整，設備的互換性較差，從而降低了生產效率。由此可見，保證稱重的準確、快速受很多因素影響。在以往的雙速給料中，因采用開環(huán)控制，振動力大，給料快，但精度難以控制；振動力小，給料慢，精度可以控制，但稱重時間長，效率低?；谝陨戏治鎏岢隽私o料速度控制方案（見圖4）。這種控制方法采用閉環(huán)控制，以下料速度為控制參數(shù)，采用自適應智能控制方法，克服了以上各因素對稱重精度和生產效率的影響。以上各因素的變化均以改變振動力加以克服，但控制算法和控制手段更復雜了?；谒俣冉o定，在稱重初期，下料速度穩(wěn)定在V0，當稱重值接近設定值時，速度的設定值減小。因此，該系統(tǒng)是一個隨動調節(jié)系統(tǒng)，將以往的分段控制變?yōu)檫B續(xù)控制。

應　用 
　　該高精度配料控制儀表通過在小料自動配料稱重系統(tǒng)中的實際應用，效果良好，很好地克服了以往控制方法難以解決的問題，解決了稱重精度和稱重速度之間的矛盾，適應性強。對促進橡膠行業(yè)的自動化及連續(xù)化生產水平起到了積極的作用，用該配料控制儀表設計的配料系統(tǒng)通過了國家石油化工局的部級鑒定。 

參考文獻 

1　施漢謙等．電子秤技術．北京：中國計量出版社，1991 
2　何立民等．單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術．北京：北京航空航天大學出版社，2000 
3　杭柏林等．ICL7135 A／D轉換器與51單片機串行隔離接口的實現(xiàn)．自動化與儀器儀表，2001．5

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