自動稱重配料系統(tǒng)是對粉粒或液體物料進行單秤稱重并按所選配方混合的工業(yè)過程進行實時監(jiān)控管理的自動化系統(tǒng), 已廣泛應(yīng)用于冶金、 建材 、 化工 、醫(yī)藥、 糧食與飼料等行業(yè) 。工業(yè)配料系統(tǒng)的特點是:

( 1)配方可能經(jīng)常變換 、 調(diào)整;

( 2)物料可能受環(huán)境溫度、 濕度影響 。

( 3)各組份在配方中所占比例不同, 有時甚至差異懸殊 ;

( 4)配料現(xiàn)場粉塵大, 環(huán)境惡劣 ;

( 5)配料速度和精度要求高 ;

1　 配料系統(tǒng)的設(shè)計

配料系統(tǒng)的設(shè)計包括稱重方式選擇 、 給料方式選擇、 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)方式選擇、 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計等。

1. 1　 稱重方式選擇

在工業(yè)配料過程中, 常用稱量方式有進料式稱量和卸料式稱量 2 種 。

進料式稱量有 2 種實現(xiàn)方法 , 第 1 種方式稱為零位法, 即在稱量開始時通過給料設(shè)備向稱量料斗內(nèi)給料, 在稱量值達到設(shè)定值時停止給料, 然后打開閘門將料卸出 , 再從零位重新稱量下一物料;第2 種方式稱為增量法 , 即稱量料斗接收 、 稱量好一種物料后 , 不排空料斗, 而是只將電子秤內(nèi)部計數(shù)值清零, 再接收另一物料 。顯然, 零位法的稱量精度比增量法的稱量精度高 。

采用進料式稱量 , 當給料設(shè)備停止給料后, 還將有一部分物料在空中以自由落體的方式落入稱量料斗 , 這些余料稱為落差 。因為有落差的影響, 增量法稱量物料重量的設(shè)定值應(yīng)為要配制的物料標準重量減去落差值 。

為保證稱量速度和稱量精度, 在進料式稱量時一般采用雙速給料的方法 , 即先快速給料至設(shè)定值的90%～ 95%, 以保證稱量效率, 然后慢速給料 ,以保證稱量精度 。

卸料式稱量首先向料斗內(nèi)裝入始終多于配方要求的物料 , 然后自料斗內(nèi)向外卸料進行稱量 , 落下的物料的重量就是要配制的物料的重量 。減量法稱量還可以省去料斗, 直接將傳感器安裝在料倉上 ,料倉中物料總重量減少的數(shù)值就是要配制的物料的重量值, 此方法由于精度太低而較少采用。減量法只能一料一秤。

同樣為了兼顧速度和精度 , 減量法也采取雙速卸料, 一般是先快速卸料, 到達設(shè)定值的 90%～95%時改為慢速卸料。

1. 2　 給料方式選擇

目前, 稱重配料系統(tǒng)常用的給料裝置有電磁振動給料機和螺旋給料機。

電磁振動給料機運用機械振動學的共振原理,雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作 , 無轉(zhuǎn)動部件、耗電少 、 體積小、 重量輕、 運行費用低。在給料過程中, 物料在料槽中被連續(xù)拋起 , 并按拋物線軌跡向前作跳躍運動, 因此對料槽的磨損較小 。其缺點是安裝后的調(diào)試較復雜 , 調(diào)整不當會產(chǎn)生噪聲且運行不好 。

與電磁振動給料機相比 , 螺旋給料機給料均勻 , 受外界影響小 , 機械振動小 , 運行平穩(wěn), 對稱量的干擾也小 , 可以避免因振動造成的粉料分層。但螺旋給料機上安裝有電動機和減速器, 重量大,效率較低。

對于液體物料 , 一般采用閥門控制給料量 。

1. 3　 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)

( 1)采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)

每個料倉對應(yīng) 1 臺料斗秤 , 各組份原料在稱量后由溜槽、集料帶或集料小車收集并導入后續(xù)工序。

( 2)采用固定式多組份料斗秤的結(jié)構(gòu)

幾個料倉對應(yīng) l 臺料斗秤 , 各組份原料在同一臺料斗秤內(nèi)累加稱量后由集料帶或集料小車收集并導入后續(xù)工序 。

( 3)采用移動式料斗秤的結(jié)構(gòu)

通過移動帶有稱量料斗的集料小車進行各種物料的累加式稱量。采用這種方式進行配料需要集料小車有很好的定位精度。

( 4)采用稱重帶式輸送機式的多組份秤的結(jié)構(gòu)

料倉的出料機構(gòu)就是多組份秤的給料機構(gòu), 各種物料在移動的配料帶上由皮帶秤進行累加稱重 。

1. 4　 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計

在工業(yè)配料生產(chǎn)過程中, 一般應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)全自動 、 半自動、 手動配料 , 可以在不同工作模式之間進行切換 , 配料控制系統(tǒng)必須有很高的可靠性 ,保證系統(tǒng)連續(xù)正常工作 , 出現(xiàn)故障時能及時報警 ,并能夠緊急停車 , 防止系統(tǒng)出現(xiàn)事故。生產(chǎn)過程中的上位機除了直接顯示現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)外, 還要求具有歷史數(shù)據(jù)的處理功能以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)報表和配方管理等功能。

配料控制系統(tǒng)的設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計主要是傳感器與儀表的選擇、 可編程控制器的選擇、 上位工控計算機的選擇等;軟件設(shè)計主要包括可編程控制器的程序設(shè)計和上位工控計算機的監(jiān)控軟件設(shè)計 。

配料控制系統(tǒng)的傳感器主要有稱重傳感器和料( 液)位傳感器 , 一些對于物料的溫度有要求的配料系統(tǒng)還要選擇溫度傳感器。

2、影響配料系統(tǒng)精度的因素

在工業(yè)自動稱重配料系統(tǒng)中, 還有一些因素會影響到系統(tǒng)的配料精度, 這些因素主要包括以下幾個方面。

2. 1　 物料特性

主要是指物料的流動性、物料的粘度、吸潮性以及物料形狀的均勻程度等。 這些因素會直接影響到物料在配制過程中的流動情況, 從而影響到配料的精度。

2. 2　 給料量的控制

( 1) 給料速度: 給料速度指標與給料精度指標是矛盾的, 加快給料速度, 可以降低配料時間, 而要求提高配料的精度, 就必須延長給料時間。

( 2) 料倉中料位的影響: 料倉中料位過低或者缺料有可能引起給料無法達到設(shè)定值。

( 3) 給料機出料口至稱量料斗的高度: 切斷給料機電源, 停止給料后, 自給料機至稱量料斗中間的空中落料( 落差) 是影響配料精度的主要誤差來源之一 。給料機出料口至稱量料斗的高度越大, 落差值也越大, 精度越不易控制。

2.3　 稱重儀表

影響稱重儀表測量精度的主要因素有: ( 1)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 A/D 轉(zhuǎn)換的方式 、 A/D 采樣速度及轉(zhuǎn)換精度; ( 2)儀表數(shù)據(jù)傳送方式 , 稱重儀表可以通過模擬量傳輸和數(shù)字量傳輸 2種方式將重量信號傳送到可編程控制器。

2. 4　 稱量料斗

如果系統(tǒng)中每次配制的物料都較少, 稱量料斗的重量會影響到稱重傳感器量程的選擇。 另外, 稱量料斗的剛度也會影響傳感器的受力情況。

2. 5　 系統(tǒng)校準精度的影響

系統(tǒng)必須在靜態(tài)砝碼校準及動態(tài)實物校準后才能投入生產(chǎn), 并需要定期調(diào)校。

3、結(jié)語

自動稱重配料系統(tǒng)是一個復雜的自動控制系統(tǒng) , 必須根據(jù)所需配制的物料的特性和工藝要求 , 以及企業(yè)自身的實際情況綜合考慮, 才能設(shè)計出精度高、成本低 、 符合要求的自動稱重配料系統(tǒng)。