PLC在飼料稱重包裝中的應(yīng)用

1、PLC在飼料稱重包裝中的應(yīng)用1.前言飼料重量計量包裝是飼料工業(yè)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。飼料稱量包裝準確與否將直接影響到企業(yè)信譽和經(jīng)濟效益。過去采用機械稱量、人工裝袋，勞動強度大、速度慢、精度低。近幾年，采用電子稱量裝置可使其靜態(tài)稱量精度大大提高，但飼料加工連續(xù)生產(chǎn)過程中，其動態(tài)精度仍不能保證。，快速自動稱量中如何提高動態(tài)稱量精度，一直是飼料加工企業(yè)急需解決難題。本文是作者研制飼料自動化生產(chǎn)設(shè)備中，與配料過程相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)飼料生產(chǎn)全部自動化，應(yīng)用PLC作為動態(tài)稱量包裝測控設(shè)備，硬件和軟件設(shè)計中采用了一些措施和動態(tài)控制方法，較好兼顧了稱量速度與精度矛盾，實現(xiàn)了飼料連續(xù)生產(chǎn)中動態(tài)稱重計量精度。2.系統(tǒng)總體框圖及

2、工作原理用稱重傳感器、放大器和PLC組成測控系統(tǒng)來完成飼料稱重、計量、包裝生產(chǎn)工藝過程，如圖1所示。該系統(tǒng)以PLC為核心，配以稱重傳感器、放大器、各種電動執(zhí)行器和機械裝置，實現(xiàn)飼料動態(tài)線稱重計量和包裝工作。稱斗上方是成品倉，該倉中原料是來至飼料混合工序生產(chǎn)飼料散狀成品料。成品倉下是一臺電動機驅(qū)動螺旋進料裝置，啟動電動機，則該成品倉中粉狀飼料就傳輸絞籠旋轉(zhuǎn)而進入稱斗中稱量。稱斗上裝有三個S梁式應(yīng)變式拉力傳感器，稱斗重量信號直接由該傳感器組轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)電壓信號，經(jīng)放大器把該電壓信號放大后送入PLC中進行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)達到預(yù)定值時，PLC控制停止下料，然后PLC控制開稱斗門，并控制打包機自動裝袋后由

3、傳送帶送出。，就完成了飼料稱量打包自動化過程。3提高動態(tài)稱重精度硬件措施影響稱重靜態(tài)精度來源于傳感器和放大器組成硬件系統(tǒng)，如圖2所示。該系統(tǒng)用三個拉力傳感器將飼料重量W變換為成線性關(guān)系電壓信號Ux，并兩級放大器進行放大。圖中Un表示等效到放大器輸入端噪聲和干擾電壓，Ui表示等效到輸入端漂移電壓。設(shè)兩級放大器放大倍數(shù)為A，則Uo=A(Ux+Un+Ui)=AUx+AUn+A·Ui式中第2項主要影響靈敏度，第三項主要影響系統(tǒng)精度。(1)影響傳感器因素及解決辦法傳感器輸出信號穩(wěn)定性除決定傳感器本身性能外，還與供電電源和傳感器安裝有密切關(guān)系。本系統(tǒng)采用UH61-100u型三只稱重傳感器，每只傳

4、感器單獨供電，調(diào)節(jié)其橋路電壓使三只傳感器輸出靈敏度K相同，三只傳感器串聯(lián)輸出電壓為Ux=K(E1+E2+E3)。提高每個傳感器供橋電源穩(wěn)定性采用二次穩(wěn)壓，并對元器件進行老化、測試后進行選配，特別是對基準穩(wěn)壓管2DW233老化處理和時漂測試，選擇時漂小調(diào)節(jié)其工作電流使其工作接近零溫度系數(shù)（<2ppm/）下，使整個傳感器電源溫度穩(wěn)定性優(yōu)于10ppm/。三只拉力傳感器安裝稱斗和稱架之間。傳感器承受重量與傳感器軸線存有角，則將產(chǎn)生橫向分力而引入誤差W=W-Wcos.這每次稱重25Kg，稱斗皮重為100Kg情況下，即三只100Kg傳感器實際荷重為125Kg。當(dāng)=4°時，稱重誤差就為0.4

5、3Kg。，安裝傳感器時應(yīng)設(shè)法確保傳感器都能垂直受力。（2）影響系統(tǒng)靈敏度因素及解決辦法影響系統(tǒng)靈敏度主要因素是檢測電路內(nèi)部噪聲和外部干擾電壓Un，它與放大器所工作頻帶相關(guān)。研制中，選擇低噪聲器件，滿足采集速度所需足夠?qū)掝l帶前提下，選配電阻來提高放大電路本身共模抑制能力，整個檢測系統(tǒng)采用雙層屏蔽，采樣時間選為工頻周期整數(shù)倍等項措施，使整個系統(tǒng)獲了能分辨5g重量靈敏度。（3）影響準確度主要因素及解決辦法影響準確度主要因素是整個檢測系統(tǒng)非線性和漂移Ui。其中系統(tǒng)非線性，選配元器件校正基礎(chǔ)上，采用了軟件修正；而隨溫度和時間產(chǎn)生漂移電壓Ui，主要采用元器件老化、測試與分選工藝，篩選掉時漂大，然后選配溫度

6、系數(shù)進行補償，使整個系統(tǒng)靜態(tài)精度達到了0.07%，為實現(xiàn)動態(tài)稱量精度奠定了基礎(chǔ)。4.提高動態(tài)稱重精度軟件措施影響動態(tài)稱重精度主要因素是被稱物料比重、流量和落差大小，它是由成品料倉壓力和PLC所控制進料驅(qū)動裝置產(chǎn)生。，改進控制思路，借鑒靜態(tài)稱量精度高特點是提高動態(tài)計量精度關(guān)鍵。為此，我們選用雙速變徑變距螺旋加料機，采用"先快后慢，最后點動"控制下料方式，如圖2所示。圖中：Wx0為稱量前PLC所采集稱斗皮重；由此PLC每包計量凈重量90%、95%和100%算出快速下料終了值Wx1、慢速下料終了值Wx2和稱量終了值Wx。其控制過程可以這樣簡單說明：下料開始一段時間，PLC控制絞籠電動機快速下料，當(dāng)檢測達到快速下料終了值Wx1時，PLC控制絞籠電動機開始慢速下料；當(dāng)檢測達到慢速下料終了值Wx2時，PLC關(guān)閉絞籠電動機后采用"點動"下料，當(dāng)達到或接近期望值Wx時為止。圖2 放料控制方式示意圖上述思路，編寫全動態(tài)控制加料快慢、速加料和點動下料軟件模塊；以及為消除空中落料對稱量精度影響，所編寫自動尋找提前停機量軟件模塊等軟件措施。該系統(tǒng)使用一年來，經(jīng)計量部門兩次測試，整個系統(tǒng)動態(tài)計量準確度優(yōu)