精准控制下的自动微计量供料系统:动态称重的应用探索
摘要
关键词
精准控制;自动微计量供料系统;动态称重
正文
前言:近年来,随着卷烟工业企业生产规模的不断扩大,烟草行业原料供应模式由原来的“计划供应”转变为“计划需求”,即在满足市场需求的前提下,以最大限度地保证原料供应为目标,实行“按需定量、均衡、稳定”的生产经营方式。为了满足卷烟工业企业生产需要,我公司设计了一套自动微计量供料系统,该系统将定量给料设备与自动控制系统相结合,实现了定量给料设备的自动控制和连续供料过程中的精确供料。在烟草行业中应用自动微计量供料系统,能够提高原料供应准确性和可靠性,缩短供料时间、减少原料浪费和环境污染、降低生产成本。
一、自动微计量供料系统的原理和设计
1.1 自动微计量供料系统的概述
在包装企业中,对成品包装的供料是一个重要的环节,自动微计量供料系统的应用将改变以往人工包装,无法准确掌握包装物在生产中的用量,难以确定最佳供料时间、供料量及供料量之间的平衡关系等问题。该系统根据包装物在生产中的用量进行自动控制,在包装过程中对包装物用量进行实时自动检测与控制。系统具有自动添加、自动计量、自动放料和自动卸料等功能。通过采用微电脑控制技术,对包装物的用量进行实时检测与控制,实现了包装过程中包装物用量的闭环管理,克服了以往人工操作带来的误差。该系统以其简洁的设计结构、稳健的运行性能和相对低廉的成本而受到推崇[1]。
1.2 精准控制技术在微计量供料系统中的应用
微计量供料系统的主要功能是自动添加包装物,该系统采用微电脑控制技术对包装物进行实时检测和控制,根据包装物在生产中的用量,实现自动添加、自动计量和自动放料。通过触摸屏控制PLC,简化系统的硬件要求和远程控制难度,操作方便.系统具有高度的可靠性和实用性,极大地提高了供料质量,实现了精准控制和精准落料,有效降低了饲料的消耗[2]。
1.3 动态称重技术在微计量供料系统中的应用
在烟草行业中,物料的供应是一个重要的环节,其主要目的是满足生产需要,以保证生产线上的原料供应。因此,物料供应的准确性和可靠性对生产是至关重要的。在实际生产中,为了保证物料供应的准确性和可靠性,采用了动态称重方式来实现。在微计量供料系统中,通过动态称重方式获取包装物的重量信号,并将其转换成与包装物重量相对应的传感器信号。该信号经过数字滤波算法处理后,得到与包装物重量相对应的传感器信号。最终由控制器进行计算,得出需要输送物料的重量。
二、精准控制下的自动微计量供料系统设计与实现
2.1 系统硬件设计
2.1.1 供料仓设计
供料系统的供料仓主要由料仓、传感器、电子秤及控制系统组成,首先,料仓作为动态称量的主要部件,其容积与动态称量精度息息相关,但同时又受到工艺条件的制约。为保证在物料在进料时的稳定,故设计采用高精度、大容积的料仓。并通过传感器对物料进行自动检测,确保其在计量时具有较高精度。其次,传感器作为动态称重系统的关键部件,其主要由振动传感器、称量传感器及信号处理电路组成。振动传感器的安装位置直接影响到称量传感器的灵敏度和精度,故在设计过程中应尽量选择在振动频率较低、震动幅度较小的位置进行安装。
2.1.2 称重传感器设计
动态称重系统的核心是称重传感器,主要由称重传感器、信号调理电路、信号采集电路组成。主要应用于机械或电气类设备的动态检测,以保证设备的正常工作。在动态称重系统中,称重传感器是核心部件,其性能直接影响着整个系统的稳定性和精度。设计时选择了美国科勒公司生产的WRS-422 (B)型动态称重传感器,该传感器由1个单轴传感器和1个双轴传感器组成。单轴传感器用于测量载荷,双轴传感器用于测量方向。单、双轴传感器通过中间转换电路连接。
2.1.3 控制器设计
控制器的功能是对整个系统进行控制,主要由核心控制芯片、继电器驱动电路及数据采集电路组成。控制器的核心部件是微控制器,它主要负责整个系统的数据处理、逻辑判断、控制输出及人机交互等功能,通常情况下采用单片机来完成。而继电器驱动电路主要用于对传感器的输出信号进行放大和转换,以达到对整个系统进行控制的目的。数据采集电路主要用于对采集到的数据进行分析和处理,并将其转换成开关量信号,以便于对整个系统进行控制。设计时采用的控制器为STC89C52单片机,该控制器具有功能强、性价比高、应用方便等特点,是一款性价比很高的单片机。
2.2 系统软件设计
2.2.1 控制算法设计
在系统控制算法设计上,以提高系统运行的稳定性和精度为目的,主要采用了模糊控制和 PID控制。模糊控制是一种根据实际情况建立数学模型并运用模糊推理的方法来自动调节控制参数的自动控制方法,其特点是:根据不同情况可以在给定的输入信号下改变控制器参数,使系统输出稳定的状态。模糊控制器的基本原理是根据模糊推理规则,按照给定的输入信号进行在线调节,从而使输出满足要求。
2.2.2 数据处理与显示设计
在数据处理与显示方面,系统通过对采集到的数据进行处理,得到相应的生产信息。在实际生产中,我们根据各种物料的化学成分和物理特性,对其进行分类存储,以便于日后的查询和分析。当有物料进入系统时,系统将对物料进行称量并显示在触摸屏上;当有物料离开系统时,系统将会自动对物料进行卸料操作并显示在触摸屏上;当物料称量完毕后,系统将根据预先设定的料仓、料位等相关参数和设定值,自动计算出下一次进料的实际数量并进行打印或记录。本系统还具有历史数据查询、产品库存查询、设备状态查询、用户管理等功能,以便于设备维护和管理。
2.2.3 用户界面设计
在系统的软件设计上,为了提高系统运行的稳定性,减少因误操作对设备造成的损坏,在操作界面的设计上采用了图形化语言开发界面,由触摸屏进行人机交互操作,使用简单方便。在界面设计上,使用了多种图形界面显示技术,如动态称重技术、模糊 PID控制技术等,使其界面设计简洁明了。系统可以在线实时查询当前进料量、下料量等相关数据。对于同一时刻的不同时间点的数据也可以进行查询。同时,该系统还可以进行远程控制与操作。在操作上可以通过鼠标或键盘进行参数的设定和修改,也可以通过触摸屏进行图形化操作界面的实时监控。
结语:近年来,随着我国工业技术的不断发展,工业生产对自动化水平的要求越来越高,而自动微计量供料系统在实际生产中的应用,不仅能提高企业的生产效率,而且也能降低企业的生产成本,提高产品的质量和企业的经济效益。通过在实际生产中的应用,系统运行稳定可靠。
参考文献:
[1]范金友,赵景峰,刘金强。电子动态称重技术的研究现状与发展趋势[J]。中国自动化,2015 (1):43-49
[2]刘军强。基于无线传感器网络的无人值守水泥皮带秤自动控制系统设计与实现[J]。河北建筑,2014 (1):46-48
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