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1引言
禽飼料、畜飼料、魚飼料等大多數(shù)飼料都是些流動不好、易碎的粉粒狀飼料,為保證控制系統(tǒng)精度和速度,過去用于成品包裝的定量包裝秤給料裝置,大多采用直落式給料、雙螺旋給料或雙振動給料等方式。定量開始后,大小給料機同時工作,當(dāng)物料重量達到大給料設(shè)定值時停止大給料,并繼續(xù)保持小給料,當(dāng)物料重量達到最終設(shè)定值時,關(guān)閉小給料。由于飼料具有較差的流動性以及螺旋給料或振動機械具有的慣性,再加上物料輸送的不均勻,定量包裝秤的動態(tài)精度很難穩(wěn)定控制?；谏鲜鰡栴},我們研究飼料的特性,采用變頻器三級控制的方式,將雙螺旋給料或雙振動改為單皮帶給料,這樣不僅降低設(shè)備的生產(chǎn)成本,而且又能保證成品的完整性。
2結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)參數(shù)
2.1結(jié)構(gòu)組成
目前,國內(nèi)外生產(chǎn)的自動定量包裝機,按計量斗形式主要分為有斗式和無斗式;按重量形式主要分為凈重式和毛重式,但大都采用模塊化設(shè)計思路。設(shè)計的樣機采用無斗式毛重稱量,主要由儲料倉、皮帶給料機、過渡器、截料裝置、稱重單元、夾袋裝置、氣動部分、縫包部分、成品輸送部分以及電氣控制單元等組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示:

2.2主要技術(shù)指標(biāo)
設(shè)備的最大秤量為25~100kg;稱量速度為6~10袋/分;稱量精度為±0.5%～±1.0%;平均功耗約為5kw。
2.3皮帶給料機
給料部分形式較多,通常有直落式、螺旋給料、刮刀式、振動式和皮帶給料等。根據(jù)物料的不同可選擇不同的方式,這一部分選擇的是否合適直接影響到定量包裝機的速度和精度。由于飼料行業(yè)工藝的特殊性,為克服采用漏斗式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振動給料粉塵污染嚴重等問題,為此,在該設(shè)備中我們選用皮帶給料的方式。
2.4稱重單元
稱重部分主要由稱重斗、稱重傳感器、稱重顯示控制器等組成,能夠完成物料的準(zhǔn)確計量,并能發(fā)送控制系統(tǒng)所需的控制信號:超、欠量信號,預(yù)置提前量信號、提前量信號、目標(biāo)值信號、4～20mA模擬量信號及標(biāo)準(zhǔn)的RS232/485信號。
2.5夾袋接料斗
夾袋部分為圓形,可保證夾袋后的密封性,并留有排氣口,使袋內(nèi)的粉塵及空氣及時排出,該部分主要依靠氣動執(zhí)行元件完成其各項動作。
3工作原理
3.1控制單元的主要結(jié)構(gòu)
控制單元主要由計量控制儀表、可編程控制器和變頻器等組成。
3.2工作原理
將設(shè)備置于自動工作狀態(tài),開啟自動按鈕,啟動皮帶給料機進行一級給料,當(dāng)達到預(yù)置提前量時,稱重單元發(fā)出信號,變頻器切換到二級給料方式,當(dāng)達到提前量時,稱重單元發(fā)出信號,變頻器切換到三級給料方式,當(dāng)達到設(shè)定目標(biāo)值時,截料斗關(guān)閉,松袋,套袋,系統(tǒng)自動切換到工頻狀態(tài)進行下一循環(huán)。其工作原理圖見圖2所示:

3.3完成的功能
(1)用于控制該設(shè)備中喂料皮帶機的啟停、夾袋、松袋、三級給料控制、閘門、截料器及擋板的開啟,計量的啟用及成品的輸送等;
(2)用于控制該設(shè)備與周邊系統(tǒng)的連鎖控制;
(3)用于檢測狀態(tài)傳感器的工作狀態(tài);
(4)可將設(shè)備的工作情況及數(shù)據(jù)傳送給上位機,并進行數(shù)據(jù)處理。
3.4變頻控制部分的設(shè)計
變頻器的控制部分是該設(shè)備的核心,型號的選擇,參數(shù)的優(yōu)化設(shè)定,直接關(guān)系到設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性、定量速度和定量準(zhǔn)確度等。給料量的大小主要是由皮帶給料機的轉(zhuǎn)速決定的,即系統(tǒng)最終控制對象是皮帶給料機。皮帶給料機的轉(zhuǎn)速是通過變頻器來控制的,其容量的大小直接涉及到變頻器的選用規(guī)格。從圖2控制原理圖可以看出:系統(tǒng)主要選用利用控制端子完成多段速度的運行控制,按操作面板的編程按鈕進入編程狀態(tài),設(shè)置F02=1(運行命令由控制端子給出),F053=1、F054=1(設(shè)置X1、X2為多端頻率端子),X3為變頻器的正向運轉(zhuǎn)選擇,F058=10、F059=20、F060=50(多段頻率設(shè)定值),三級給料對應(yīng)的頻率組合狀態(tài)如下表:

4試驗效果
該設(shè)備采用變頻器多級進行控制,系統(tǒng)運行平穩(wěn),給料均勻,速度變換平滑,無機械沖擊,對動態(tài)稱重數(shù)據(jù)影響很小。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)系統(tǒng)的精度高,單機運行時,精度優(yōu)于±0.5%;(2)系統(tǒng)保護功能完善,可通過人機界面設(shè)置、修改參數(shù),故障自診斷的結(jié)果直接顯示在人機界面上,縮短了檢修時間,大大提高了工作效率;(3)采用軟啟動方式,避免對電機的機械沖擊,延長了電動機的使用壽命;(4)通過變頻器自身設(shè)置的參數(shù)很容易實現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護;(5)設(shè)備運行穩(wěn)定可靠,節(jié)能效果明顯;(6)環(huán)境污染(粉塵、噪聲及對電網(wǎng)沖擊等)程度低,保護工人的身心健康。
5結(jié)束語
采用變頻器多級調(diào)速的控制方式,在很多行業(yè)已有較為廣泛的應(yīng)用,但在定量包裝秤方面國內(nèi)還是較少見的,這可能由于人們對以前的控制方式根深蒂固。隨著變頻器技術(shù)的快速發(fā)展,變頻技術(shù)在包裝行業(yè)應(yīng)有較為廣闊的發(fā)展空間。

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