0 　引言

在橡膠輸送帶生產中 , 它所使用的麵糊或芯糊都是利用混合機將不同配方比例的主料( 糊樹脂) 、輔料( 氧化銻、 鈦青藍或碳黑、硼酸鋅、 氫氧化鋁) 、液態料( 氯蠟 、環氧大豆油、抗靜電劑 、穩定劑、TCP ,FCEP ,二鋅脂) 混合[ 1]後得到。在這些原料混料前的稱重中 ,主料隻有一種 ,稱重速度和準確度比較好控製 ; 而輔料由於稱重範圍在 180 克 ～ 30 公斤之間,稱重速度和準確度較難控製,尤其是在七種液態原料的稱重中其稱重速度和準確度受液料本身物理特性和環境及安裝條件影響較大 ,給快速準確稱重帶來很大困難。本文針對液態原料在稱重過程中存在的問題 ,設計了具有自適應功能的自動稱重檢測處理程序 。

1　稱重係統組成及液料稱重分析

1. 1　稱重係統組成及功能

本稱重係統由三套稱重傳感器和稱重終端、稱重加料係統、變頻器及其控製模塊( 主料、輔料和液料各一塊) 和一台下位機及上位機組成。由於三套係統除量程參數有區別外基本相似 。

在該係統中 ,三套稱重傳感器和稱重終端均由常州某公司生產的 ,稱重傳感器可實現稱重加料倉中的重量檢測和稱重數據傳輸 。稱重加料係統由加料變頻電機 、 液料用齒輪泵、 粉料用的螺旋加料器、 電控閥門和輸送管路等組成,主要完成在相應變頻器控製下的粉料和液料的輸送。變頻設定模塊可輸出多種變頻控製電壓信號, 在工控機控製下選擇輸出所需的不同的變頻控製電壓信號給變頻器, 實現變頻輸出控製 。上位機選用台灣產研華AWS - 8259TP 一體化工作站 , 完成預設稱重目標值預置 、 稱重過程顯示與管理等工作 ,並配以激光打印機,可定期打印輸出有關生產方麵的各種數據信息^{[ 6]}。下位機選用西門子STEP-300 係列可編程控製器 。CPU 采用 315 -2DP , 自身帶 2 個串行口, 用於與上位機通信等,同時又擴展三個串行口 CP340-RS323C^{[ 2]}與三台稱重終端的打印機端口^{[ 3]}相連 ,分別用於主料秤、輔料秤和液料秤稱重數據的采集 。變頻器選用某公司生產的 MICROMASTER 440通用型係列變頻器, 完成對變頻電機的調速控製^{[ 5]}。

1. 2 　液料稱重分析

液態原料自身的物理特性如粘稠度將直接影響稱重速度和準確度 ,粘稠度大的液料 , 流動性差 、 輸送速度慢、稱重速度也慢 ,但稱重準確度好控製 ; 而粘稠度小的液體 ,流動性好、輸送速度快、稱重速度也快 ,但準確度不好控製 ,同時環境溫度和管徑粗細及布置走向也將影響輸送速度。如液料中的氯蠟 ,粘稠度比較大大, 常溫輸送較慢, 冬季需加熱到近40℃才能正常稱重。此外, 在齒輪泵出口閥門到稱重倉這段管路, 當閥門關閉後 ,還有存在管路末端的液料餘留量,因輸送速度 、 管徑粗細不同等原因使得液料餘留量各不相同 ,都將直接影響稱重準確度。

2　檢測處理程序設計

2. 1　程序設計思想

通過上述介紹與分析可知: 影響液料稱重的因素很多。本著既提高稱重速度又確保稱重準確度的原則 ,將每種液料的稱重過程在充分考慮液料輸送慣性的前提下 ,粗略分成高速 、 中速 、 低速和點動控製四個稱重段 ,同時再將前三段中的每一稱重段根據實際情況分成若幹小段, 不同稱重段設定不同的稱重速度 。在不因慣性過大影響稱重準確度的情況下,最大限度的提高稱重準確度 ,縮短稱重時間, 同時對管路末端餘留量進行較準確的測量, 並在下一次稱重計量時進行修正 。由於實際稱重係統中的設備、 管路和閥門都是設計單位根據現場實際施工情況進行設計的 ,均不是標準意義的液料稱重係統 ,動態變化大 ,影響因素多, 所以采用動態檢測自適應稱重控製程序設計, 以滿足實際係統的需要。

2. 2　程序設計步驟

根據設計思想確定程序設計步驟如下 :

( 1) 初始化, 預設稱重目標值 ; 設定稱重段比例係數Km; 標準設定稱重比例係數 Kn ; 設定頻率範圍; 給出標準稱重比例係數 Kn 與當前頻率值 fn 的對應關係表。

( 2) 當前液料稱重目標值Mmb = ( 預設稱重目標值) Mymb- ( 修正值) Mxz。

( 3) 接收稱重終端送來的當前稱重值Md 並存儲。

( 4) 判斷當前液料是否稱完? 稱完就結束稱重,否則繼續稱。

( 5) 計算當前液料稱重目標值 Mmb 與當前稱重值Md 之差與當前液料稱重目標值Mmb 相比的比例Ki ,並根據事先設定的稱重段比例係數 Km 來判斷稱重過程所處的控製狀態 。若進入點動狀態, 則轉入點動控製子程序 ; 若不是點動狀態, 則按誤差最小原則轉換為高 、 中 、 低稱重段中的標準設定稱重比例係數 Kn。

( 6) 根據設定的頻率範圍 fs - 1 =fs-f1 和設定的標準稱重比例係數 Kn 與設定頻率 f 的關係確定當前頻率值 fn。

( 7) 計算稱重停止指令發出時的稱仲值 M0 與管路中殘留液體餘留量全部流入稱重倉後液料重量M1之差 Δ M , 即管路餘留量 , 將其作為液料稱重係統下一次稱重修正值Mxz。

2. 3　程序框圖

根據程序設計步驟得到自適應稱重控製程序框圖^{[ 4]}。

3　結束語

本程序是針對阜橡集團橡膠原料配混係統中液料稱重控製而設計的。目前已應用於實際中, 從理論和實際應用得出如下結論 :

該程序充分考慮了液態原料自身的物理特性如粘稠度,稱重傳輸係統和管路末端餘留量對稱重速度和準確度的影響 ,並根據現場實際經驗進行了稱重段劃分及稱重頻率點的確定, 對稱重過程進行全程數據分析和各項參數自適應調整 ,使稱重係統處於高速準確工作狀態,確保了產品質量和工作效率。實踐證明具有良好的推廣應用價值。

參 考 文 獻:

[ 1 ] 　 王凱, 馮連芳. 混合設備設計[ M] . 北京: 機械工業出版社, 2000 .

[ 2] 　 謝克明, 夏路易. 可編程控製器原理與程序設計[ M] . 北京: 電子工業出版社, 2003.

[ 3 ] 　 某公司. Panther 技術 操作手冊[ M]. 2001 .

[ 4 ] 　 某公司. Simatic Step7 V5. 2 編程手冊[ M] . 2004.

[ 5 ] 　 某公司. MicroMaster 440 0. 12kW～ 250kW標準變頻器[ M] .2003 .

[ 6 ] 　 某公司. Simatic WinCC 手冊[ M] . 2004.

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