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一、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、易粹的粉粒狀公司料，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，當物料重量達到大給料設定值時停止大給料，并繼續(xù)保持小給料，當物料重量達到最終設定值時，關閉小給料。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。基于上述問題，青島漢威稱重系統(tǒng)公司通過研究飼料的特性，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，這樣不僅降低設備的生產(chǎn)成本，而且又能保證成品的完整型。
二、結構組成及技術參數(shù)
1．結構組成
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計思路。設計的樣機采用無斗式毛重進行稱量，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。
2．主要技術指標
設備的最大秤量為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。
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，在該設備中我們選用皮帶給料的方式。
4．稱重單元
稱重部分主要由稱重斗、稱重傳感器（多數(shù)選用富林泰克的SB8或者傳力的SB，DBSL，BHB型）、稱重顯示控制器等組成，能夠完成物料的準確計量，并能發(fā)送控制系統(tǒng)所需的控制信號：超、欠量信號，預置提前量信號、提前量信號、目標值信號、4～20mA模擬量信號及標準的RS232/485信號。
5．夾帶接料斗
夾帶部分為圓形，可保證夾袋后的密封性，并流有排氣口，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。
三、工作原理
1．控制單元的主要結構組成
控制單元主要由計量控制儀表（多數(shù)選用日本尤尼帕斯unipulse的F741C或者是托利多IND331原來的panther型號）、可編程控制器和變頻器等組成。
2．工作原理
將設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進行一級給料，當達到預置提前量時，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，當達到設定目標值時，截料斗關閉，松袋，套袋，系統(tǒng)自動切換到工頻狀態(tài)進行下一循環(huán)。
3．完成的功能
（1）用于控制該設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。
4．變頻控制部分的設計
變頻器的控制部分是該設備的核心，型號的選擇，參數(shù)的優(yōu)化設定，直接關系到設備的可靠性、穩(wěn)定性、定量速度和定量準確度等。給料量的大小主要是由皮帶給料機的轉速決定的，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)，設置F02=1（運行命令由控制端子給出），F053=1、F054=1（設置X1、X2為多端頻率端子），X3為變頻器的正向運轉選擇，F058=10、F059=20、F060=50（多段頻率設定值），三級給料對應的頻率組合狀態(tài)如下表：
X2 X1 變頻器的運行頻率
0 0 非多端頻率運行
0 1 多段頻率1
1 0 多段頻率2
1 1 多段頻率3
四、試驗效果
該設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，可通過人機界面設置、修改參數(shù)，故障自診斷的結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）通過變頻器自身設置的參數(shù)很容易實現(xiàn)過流、過壓、欠壓等保護；（5）設備運行穩(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。
五、結束語
采用變頻器多級調(diào)速的控制方式在很多行業(yè)已有較為廣泛的應用，但在定量包裝秤方面國內(nèi)還是較少見的，這可能得益于人們對以前的控制方式根深蒂固，隨著變頻器技術的快速發(fā)展，變頻技術在包裝行業(yè)應有較為廣闊的發(fā)展空間。
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