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配料系統(tǒng)由以下幾部分組成:

(1)給料部分　給料部分是從料倉(cāng)(或反應(yīng)罐)向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)物料的不同特性，選用不同的給料設(shè)備，如電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、單(雙)速電磁閥等。

(2)稱量部分　稱量部分由稱重模塊、標(biāo)準(zhǔn)連接件、接線盒和稱量斗組成，與稱量?jī)x表一起進(jìn)行物料的稱量以及誤差的檢測(cè)。

(3)排料設(shè)備　排料可以是電子秤稱重設(shè)備(減量法)或排放設(shè)備(增量法、零位法)。通常由排空

閥門、電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、電(氣)動(dòng)閥門等組成。所有設(shè)備均應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝條件和物料的性質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。

(4)控制系統(tǒng) 由稱重儀表、上位工控機(jī)、可編程稱重控制器及其他控制器件等組成。典型的配料控制系統(tǒng)在一些比較簡(jiǎn)單的稱重配料系統(tǒng)中，也可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī)(IPC)加數(shù)據(jù)采集板卡的形式進(jìn)行配料的控制。

(5)校秤系統(tǒng)　稱重模塊應(yīng)定期進(jìn)行調(diào)校，以保證系統(tǒng)配料精度。

2配料技術(shù)的進(jìn)展

配料系統(tǒng)由可編程控制器(P LC)來(lái)實(shí)現(xiàn)，上位計(jì)算機(jī)主要用于配方管理、人機(jī)對(duì)話和稱重資料的存儲(chǔ)打印等工作。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，配料系統(tǒng)中的稱量?jī)x表由最初的專用積木式儀表發(fā)展為智能化的工業(yè)控制終端以及專門的配料控制器。配料控制器是用來(lái)控制一種或多種物料的配制的微電腦系統(tǒng)，可以或部分取代可編程控制器，實(shí)現(xiàn)配料的自動(dòng)化。稱量?jī)x表的功能也由最初的資料顯示發(fā)展為具有自診斷、自動(dòng)零位跟蹤、置零去皮、預(yù)置點(diǎn)輸出、動(dòng)態(tài)稱重、數(shù)據(jù)通信等多項(xiàng)功能。

近年來(lái)，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推廣，將傳統(tǒng)的配料控制改進(jìn)為基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)成為科技進(jìn)步的必然趨勢(shì)。目前，許多用于配料的稱重儀表已經(jīng)有了Profibus、M odbus等現(xiàn)場(chǎng)總線接口，使基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系統(tǒng)成為可能，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的配料控制系統(tǒng)正在迅速推廣。

3　配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)等。

311　稱重方式選擇

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

進(jìn)料式稱量有2種實(shí)現(xiàn)方法，第1種方式稱為零位法，即在稱量開始時(shí)通過(guò)給料設(shè)備向稱量料斗內(nèi)給料，在稱量值達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止給料，然后打開閘門將料卸出，再?gòu)牧阄恢匦路Q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(jì)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(jìn)料式稱量，當(dāng)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?yàn)橛新洳畹挠绊?，增量法稱量物料重量的設(shè)定值應(yīng)為要配制的物料標(biāo)準(zhǔn)重量減去落差值。

為保證稱量速度和稱量精度，在進(jìn)料式稱量時(shí)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(jìn)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(cāng)上，料倉(cāng)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(dá)設(shè)定值的90%～95%時(shí)改為慢速卸料。

3種方式的稱量時(shí)間和重量曲線。

在進(jìn)料式稱量中，由于物料本身特性及料斗原因可能造成卸料不凈，從而產(chǎn)生稱量誤差。卸料式稱量只稱量從料斗中取走的物料量并顯示其重量，不存在卸料干凈與否的問(wèn)題，因而該方式特別適合于稱量難稱的物料，如易粘附的物料等，其缺點(diǎn)是設(shè)備比較復(fù)雜，需要同時(shí)有給料裝置和卸料裝置，要求車間高度較高，并且由于稱量料斗內(nèi)的物料重量值總是高于需要配制的物料的重量值，從而導(dǎo)致傳感器量程增大，造成稱量精度降低。因而一般情況下卸料式稱量的精度比進(jìn)料式稱量的精度低。

312　給料方式選擇

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

電磁振動(dòng)給料機(jī)運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)學(xué)的共振原理，雙質(zhì)體在低臨界近共振狀態(tài)下工作，無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、耗電少、體積小、重量輕、運(yùn)行費(fèi)用低。在給料過(guò)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(yùn)動(dòng)，因此對(duì)料槽的磨損較小。其缺點(diǎn)是安裝后的調(diào)試較復(fù)雜，調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲且運(yùn)行不好。

與電磁振動(dòng)給料機(jī)相比，螺旋給料機(jī)給料均勻，受外界影響小，機(jī)械振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)，對(duì)稱量的干擾也小，可以避免因振動(dòng)造成的粉料分層。但螺旋給料機(jī)上安裝有電動(dòng)機(jī)和減速器，重量大，效率較低。

對(duì)于液體物料，一般采用閥門控制給料量。313　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(gè)料倉(cāng)對(duì)應(yīng)1臺(tái)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(dǎo)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(gè)料倉(cāng)對(duì)應(yīng)l臺(tái)料斗秤，各組份原料在同一臺(tái)料斗秤內(nèi)累加稱量后由集料帶或集料小車收集并導(dǎo)入后續(xù)工序。

(3)采用移動(dòng)式料斗秤的結(jié)構(gòu)　通過(guò)移動(dòng)帶有稱量料斗的集料小車進(jìn)行各種物料的累加式稱量。采用這種方式進(jìn)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(jī)式的多組份秤的結(jié)構(gòu)　料倉(cāng)的出料機(jī)構(gòu)就是多組份秤的給料機(jī)構(gòu)，各種物料在移動(dòng)的配料帶上由皮帶秤進(jìn)行累加稱重。

以上幾種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線中，采用固定式單組份料斗秤的結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線的配料精度，但由于每

稱重方式(a )增量法　(b )零位法　(c )減量法種物料都要有1臺(tái)稱重儀表和l 套傳感器/稱重模塊，因而成本也。采用固定式單組份料斗秤結(jié)構(gòu)并采用集料小車收集配制完畢的物料的配料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)原理1.料倉(cāng)2.給料機(jī)3.稱量料斗4.集料小車

314　配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在工業(yè)配料生產(chǎn)過(guò)程中，一般應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)配料，可以在不同工作模式之間進(jìn)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(shí)能及時(shí)報(bào)警，并能夠緊急停車，防止系統(tǒng)出現(xiàn)事故。生產(chǎn)過(guò)程中的上位機(jī)除了直接顯示現(xiàn)場(chǎng)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(bào)表和配方管理等功能。

配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)主要是稱重模塊與稱重儀表的選擇、可編程控制器的選擇、上位工控計(jì)算機(jī)的選擇等；軟件設(shè)計(jì)主要包括可編程控制器的程序設(shè)計(jì)和上位工控計(jì)算機(jī)的監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)。

控制模塊主要有料(液)位傳感器，一些對(duì)于物料的溫度有要求的配料系統(tǒng)還要選擇溫度傳感器模塊。

稱重儀表的選擇，主要應(yīng)考慮與稱重模塊合理搭配，以合理的成本獲得較高的精度?？删幊炭刂破鞯倪x擇，主要是根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，選擇合適點(diǎn)數(shù)的帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的可編程控制器。上位工控計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)主要由工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)配料系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控組態(tài)軟件集成了人機(jī)界面技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，使控制系統(tǒng)開發(fā)人員通過(guò)可視化的組態(tài)方式，完成監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)。

P LC 的程序流程主要包括接收由上位機(jī)傳來(lái)的配方數(shù)據(jù)，根據(jù)各輸入信號(hào)的狀態(tài)及儀表數(shù)據(jù)來(lái)控制配料的進(jìn)程，并對(duì)各種異常狀態(tài)做出相應(yīng)報(bào)警和處理。其關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)合理的雙速配料流程。

4　影響配料精度的主要因素

對(duì)于工業(yè)稱重配料系統(tǒng)而言，配料精度是關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。影響稱重配料系統(tǒng)精

度的因素很多，主要有以下幾個(gè)方面。

411　稱重模塊

電阻應(yīng)變式稱重模塊是目前稱重配料系統(tǒng)中的防稱重傳感器，影響其測(cè)量精度的主要因素有:

(1)受力形式與安裝方式的選擇　稱重傳感器有受拉和受壓2種形式，其安裝形式有l 點(diǎn)式安裝、3點(diǎn)式安裝、4點(diǎn)式安裝3種。拉力傳感器稱重模塊一般采用懸吊安裝，因給料沖擊和閘門開啟等使稱量料斗晃動(dòng)會(huì)影響稱重模塊的計(jì)量性能。壓力稱重模塊采用固定安裝，只能承受垂直作用力來(lái)測(cè)量重量，水平稱重模塊力會(huì)導(dǎo)致稱重模塊彈性梁的損壞。無(wú)論哪種傳感器，在多稱重模塊安裝時(shí)，都會(huì)有各稱重模塊受力不均的現(xiàn)象，從而對(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生影響。

(2)密封方式的選擇　稱重模塊安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，環(huán)境比較惡劣，必須采用密封措施，否則就會(huì)受到工作現(xiàn)場(chǎng)潮氣、腐蝕性氣體、灰塵等的損害。密封是防爆電子秤傳感器稱重模塊長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定工作的保證，因此必稱重模塊須根據(jù)稱量現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合適的密封方式。

(3)量程選擇　傳感器的量程的選擇取決于下列因素:①被稱物料的重量;②料斗自重;③稱重模塊的設(shè)置數(shù)量;④正常工作下，可能產(chǎn)生的偏載;⑤正常工作下，可能產(chǎn)生的動(dòng)載和沖擊及其他附加干擾力。從系統(tǒng)的可靠性來(lái)考慮，應(yīng)選擇較大量程的稱重模塊，但從稱量精度角度來(lái)看，稱重模塊應(yīng)選擇較小量程，因此，必須根據(jù)具體情況合理選擇稱重模塊的量程，一般應(yīng)使傳感器工作于其滿量程的30%～70%之間。

(4) 稱重模塊性能指標(biāo)　主要是指非線性誤差、遲滯、重復(fù)性、零漂和蠕變等指標(biāo)，這些誤差將對(duì)傳感器的合成誤差產(chǎn)生影響。

(5)稱重模塊的橋路連接　在工業(yè)應(yīng)用中一般采用多稱重模塊串聯(lián)或并聯(lián)方式，以獲得較大信號(hào)輸入并減小單個(gè)傳感器的量程。目前一般采用并聯(lián)組秤的方式。

412　稱重儀表

影響稱重儀表測(cè)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)稱重儀表數(shù)據(jù)傳送方式，稱重儀表可以通過(guò)模擬量傳輸和數(shù)字量傳輸2種方式將重量信號(hào)傳送到可編程控制器。

413　物料特性

主要是指物料的流動(dòng)性、物料的粘度、吸潮性以及物料形狀的均勻程度。

414　給料量的控制

(1)給料速度　給料速度指標(biāo)與給料精度指標(biāo)是矛盾的，加快給料速度，可以縮短配粉時(shí)間，而要求提高配粉精確度，就必須延長(zhǎng)給料時(shí)間。

(2)料倉(cāng)中料位的影響　料倉(cāng)中料位過(guò)低或者缺料有可能引起給料無(wú)法達(dá)到設(shè)定值。

(3)給料機(jī)出料口至稱量料斗的高度　切斷給料機(jī)電源，停止給料后，給料機(jī)至稱量料斗間的空中落料(落差)是影響配料精度的主要誤差來(lái)源之一。給料機(jī)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。

415　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(huì)影響到防爆電子秤稱重傳感器稱重模塊量程的選擇。稱量料斗的剛度也會(huì)影響防爆電子秤傳感器稱重模塊的受力情況。

416　控制元件的響應(yīng)時(shí)間和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程時(shí)間控制元件的響應(yīng)時(shí)間和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程時(shí)間都會(huì)影響配料系統(tǒng)的精度，而這2個(gè)時(shí)間與器件的性能和使用時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)系。417　系統(tǒng)校準(zhǔn)精度的影響

系統(tǒng)必須在靜態(tài)砝碼校準(zhǔn)及動(dòng)態(tài)實(shí)物校準(zhǔn)后才能投入生產(chǎn)，并需要定期調(diào)校。

418　稱重控制算法的設(shè)計(jì)

采用進(jìn)料式稱量時(shí)，由于落差的影響，當(dāng)停止給料后，還有一部分物料在空中以自由落體方式落入稱量料斗。為了保證配料精度，必須設(shè)計(jì)一個(gè)合理算法，對(duì)終止給料提前量進(jìn)行控制，以減小落差對(duì)配料精度產(chǎn)生的影響，使實(shí)際配料值保持在誤差范圍內(nèi)。

5　結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)配料系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的稱重系統(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(shí)際情況綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出精度高、成本低、符合要求的自動(dòng)配料系統(tǒng)。