0簡介
自動稱重配料係統是一種對工業過程進行實時監控和管理的自動化係統，該工業過程在單個秤中稱量粉末或液體材料，並根據選定的配方進行混合。該係統已廣泛應用於冶金、建材、化工、醫藥、糧食、飼料等行業，可為生產節省大量勞動力，為生產企業帶來巨大效益。通用工業自動稱重配料係統由以下部分組成。
(1)配料控製係統:配料控製係統由可編程控製器、衡器、上位機等控製裝置組成。
(2)給料部分:給料部分是從料倉或儲罐給稱重設備給料的執行機構。根據物料的不同特性，可以選擇不同的給料設備，如螺旋給料機、單(雙)速電磁閥、電磁振動給料機等。
(3)卸料設備:卸料可以是稱重設備(減量法)或卸料設備(零位法、增量法)。通常由放空閥、螺旋給料機、電動(氣動)閥、電磁振動給料機等組成。所有設備應根據材料特性和現場工藝條件進行選擇和設計。
(4)稱重部分:稱重部分由標準連接器、稱重料鬥、接線盒和傳感器組成，與稱重儀器一起用於稱量物料和檢測誤差。
(5)秤校準係統:配料係統的傳感器應定期校準，以確保係統的配料精度。
以下分析了相關零件對精度的影響:
1.稱重配料控製係統對精度的影響
工業自動稱重配料係統一般采用分布式控製係統結構或基於現場總線的控製結構。對於一些簡單的稱重和配料係統，也可以使用工業計算機和數據采集板來控製配料過程。基於現場總線的典型配料控製係統如圖1所示。
配料控製係統由硬件和軟件組成。硬件部分主要是稱重傳感器、稱重儀表、可編程控製器、上位工控機等。軟件部分主要包括可編程控製器的控製算法和上位機的監控程序。
在配料控製係統中，影響配料精度的因素主要包括稱重儀表、稱重傳感器、控製元件的響應時間、PLC的控製算法和執行機構的行程時間。
1.1稱重傳感器
電阻應變傳感器是目前稱重配料係統中最常用的稱重傳感器，影響其測量精度的主要因素如下。
(1)密封方法的選擇。
稱重傳感器安裝在工業現場，環境相當惡劣。如果密封不可靠，會被工作現場的濕氣、腐蝕性氣體和灰塵損壞，影響係統精度。因此，有必要選擇合適的密封方法，以確保傳感器長期可靠穩定運行。
(2)受力形式和安裝方式的選擇:測壓元件有拉力和壓力兩種，安裝方式有三種:一點安裝、三點安裝和四點安裝。張力傳感器通常通過懸掛安裝，稱重料鬥因進料和閘門打開的影響而晃動，會影響傳感器的計量性能。壓力傳感器是固定的，隻能承受垂直力進行測量，而水平力可能會損壞傳感器的彈性梁。無論哪種傳感器，安裝多個傳感器時，每個傳感器都會受到不均勻的應力，影響係統精度。
(3)傳感器性能指標。
主要是指非線性誤差、遲滯、重複性、零點漂移和蠕變，這些都會影響傳感器的綜合誤差。
(4)範圍選擇。
要確定傳感器的測量範圍，需要綜合考慮各種因素，包括稱重物料和料鬥的最大重量、傳感器的數量、可能的空載和動載荷、衝擊和其他附加幹擾力等。
考慮到係統的可靠性，應選擇量程大的傳感器，但從稱重精度的角度考慮，應選擇量程小的傳感器。因此，傳感器的量程必須根據具體情況合理選擇，傳感器一般應在其全量程的30%-70%之間工作。
(5)傳感器的橋接。
在工業應用中，多傳感器通常串聯或並聯，以獲得更大的信號輸入，並縮小單個傳感器的範圍。目前普遍采用平行秤。
1.2衡器。
影響衡器測量精度的主要因素包括內部ADC的AD轉換方式、AD采樣速度和轉換精度。
1.3稱重控製算法設計。
當采用給料式稱重時，由於跌落的影響，停止給料後，部分物料在空中自由落體落入稱重料鬥。因此，為了保證配料精度，有必要設計一種控製算法來控製結束進料提前量，以減少落差對配料精度的影響，並將實際配料值保持在誤差範圍內。
給出了一種配料控製算法，該算法利用配料係統生產過程中重複稱重的特點，利用當前稱重的結果來修正下一次配料的結束進料提前量。經過有限次數的試配，所配物料的靜態稱量值可以保持在誤差範圍內。
1.4控製元件的響應時間和執行器的行程時間。
控製元件的響應時間和致動器的行程時間將影響配料係統的精度。這兩次與設備的性能和使用時間長短有關。
2.生產線結構對係統精度的影響。
在工程中，常用的稱重配料生產線一般有以下結構:
(1)采用固定式多組分料鬥秤的結構:幾個料倉對應一個料鬥秤，各組分的原料在同一個料鬥秤內堆積稱重，然後由集料皮帶或集料小車收集，引入後續工序。
(2)采用固定式單組份料鬥秤的結構:每個料倉對應一個料鬥秤，每組份原料稱重後通過溜槽、集料皮帶或集料小車收集，然後引入後續工序。
(3)采用帶稱重皮帶機的多組分秤結構:料倉的出料機構為多組分秤的進料機構，各種物料由移動配料帶上的皮帶秤累計稱重。
(4)采用移動料鬥秤的結構:通過移動帶有稱量料鬥的集料小車，進行各種物料的累計稱量。
對於上述結構的生產線，單組分料鬥秤固定的生產線配料精度最高，但由於每種物料需要一台衡器和一套傳感器，成本也最高。具有固定單組分料鬥秤和收集準備好的材料的集料小車的配料生產線的結構原理如圖2所示。
3.稱重方法對係統精度的影響
在工業配料過程中，有兩種常用的稱重方法，即進料稱重和出料稱重。
實現投料稱重有兩種方式。第一種方式是在稱重開始時，通過進料設備將物料送入稱重料鬥，當稱重值達到設定值時，停止進料，然後打開閘門卸料，然後從零位再次稱重下一份物料。這種方法叫做零位法。第二種:稱重料鬥接收並稱重一種物料後，不清空料鬥，隻清空電子秤內部計數值，然後接收另一種物料。這個方法叫增量法；顯然，零位法的稱重精度高於增量法。
在投料稱重中，投料設備停止投料後，部分物料會以自由落體的方式在空氣中落入到稱重料鬥中，這些多餘的物料稱為掉落。由於跌落的影響，所述材料的重量設定值應為待製備材料的標準重量減去跌落值。
卸載稱重是先將超過配方要求的物料裝入料鬥，然後從內到外卸載進行稱重。下落物料的重量就是待製備物料的重量，所以這種方法也叫還原法。減重方法可以進一步節省料鬥，直接在料倉上安裝傳感器。料倉內物料的總減重值為待製備物料的重量值，但由於精度低，很少使用。

為了保證稱重精度和速度，加料設備一般采用兩種速度加料，即快速加料到設定值的90%~95%以保證稱重速度，然後緩慢加料以保證稱重精度。對於減速比規則，采用雙速卸載，即先快速卸載，當達到設定值的90%~95%時，改變慢速卸載。雙速進料(卸料)增量法、零位法和減量法下時間與重量的關係分別如圖3-a)、3-b)和3-c)所示。
在投料稱重中，由於物料和料鬥的特性，出料可能不幹淨，導致稱重誤差。卸料稱重隻稱量從料鬥中取出的物料並顯示其重量，因此不存在卸料是否幹淨的問題。因此，這種方法特別適用於稱量難以稱量的物料，如容易粘附的物料。它的缺點是設備複雜，需要進料裝置和卸料裝置。而且由於稱量鬥中物料的重量值總是高於待製備物料的重量值，傳感器的量程增大，會直接影響係統的精度。一般來說，卸料稱重的精度略低於投料稱重。
4影響配料係統精度的其他主要因素
在工業自動稱重配料係統中，仍有一些因素會影響係統的配料精度，主要包括以下幾個方麵。
4.1材料特性。
主要是指材料的流動性、吸濕性、形狀均勻性和粘性。這些因素會直接影響製備過程中物料的流動，從而影響配料的準確性。
4.2稱重料鬥。
如果係統中每次準備的物料較少，稱重料鬥的重量會影響稱重傳感器測量範圍的選擇。此外，稱重料鬥的剛度也會影響傳感器的應力。
4.3投料量的控製。
(1)料倉料位的影響:料倉料位過低或缺少物料可能導致進料達不到設定值。
(2)進給速度:進給速度指標與進給精度指標矛盾。加快加料速度可以減少配料時間，而為了提高配料精度，必須延長加料時間。
(3)給料機出料口到稱量鬥的高度:切斷給料機電源，停止給料後，給料機與稱量鬥之間空氣中的落料是影響配料精度的主要誤差來源之一。從給料器出口到稱重料鬥的高度越大，下落值越大，精度越難控製。
5.4係統校準精度的影響
該係統隻有經過靜態重量校準和動態物理校準後才能投入生產，需要定期校準。
5結束語
根據以上對影響配料精度的主要原因的分析，可以看出自動稱重配料係統是一個複雜的自動控製係統。為了保證配料的準確性，必須根據工藝要求、所需配料的特性等因素進行綜合分析。首先選擇合理的稱重方法和生產線結構，然後正確選擇傳感器和稱重儀器，設計合理的控製算法，綜合考慮其他相關因素，設計出高精度、低成本的自動稱重配料係統。

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