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自动包装秤的误差分析及其精度提高

发布时间:2021-04-21 17:38:19 |来源:网络转载

1包装秤系统简介
包装秤控制系统采用七星公司的产品, 由自动包装秤、配料控制器 、PLC 等部分组成, 其中包装秤由给料系统( 包括储料斗和气缸) 、秤体( 包括料斗秤及其两侧的称重传感器) 和排料系统( 包括称料斗门及气缸) 组成。SBS 橡胶颗粒由振动给料机送入料斗秤, 并由传感器将测得重量送至配料控制器进行计量, 当料斗秤中的物料达到目标值( 25 公斤) 时, 由配料控制器输出信号给可编程控制器, 由可编程控制器输出信号控制储料料斗门关闭, 料斗秤门打开, 卸料、装袋, 完成一次程序循环。经过 2 秒延时后, 进入下一循环。工作原理图见图 1 。

2包装秤测量精度低的原因分析及解决办法
2 .1包装秤计量精度及误差分析
所谓计量精度是指被称重物料计量时的实际质量与标准值接近的程度。计量误差是指被称重物料计量时的实际质量与标准值偏离程度的量化指标, 计量误差越小, 计量精度就越高。在本装置中, 采用了中石化颁布的计量标准, 精度等级为 1 级。根据此标准, 我们首先对包装秤的现状进行了调查, 统计了多组数据, 其中三组典型的数据见表 1 :

从上表中, 我们可以看出 :测量数据与目标值相比, 总体来说偏低 ;测量数据不稳定, 上下波动幅度大, 不能满足精度要求。通过反复实验, 我们总结出在本装置造成精度降低的几个主要误差, 归纳如下。
1)冲击误差 冲击是造成测量误差的一个主要原因, 也是自动秤的常见误差。物料进入秤斗总有一定的速度,  落到秤斗时总存在一定的冲击力。这种冲击力随投料的数量和顺序的不同而改变,由此也引起误差。冲击误差是一种动态误差,在实际的控制过程中通常是增加缓冲器并提高控制软件的自识别能力来过滤冲击力, 提高计量的稳定性。
2)空中柱料误差 从配料控制器发出停止给料的信号到给料器停止, 以及由给料器停止到所有物料落到秤斗总存在一定时间,在这段时间里给料器已给出的“ 空中柱料”,也会引起误差。这也是一种动态误差, 虽然一般的自动秤系统软件都有一个自适应的功能, 但物料存在容重、流动性等方面的差异, 以及机械方面的原因, 每一次的“空中柱料”实际上又不一定完全相等, 因此完全消除“ 空中柱料误差”是不可能的。在这里, 我们尝试以减小投料器与秤斗的距离及实现慢给来达到缓冲的目的, 尽量减少这种误差。
3)不平衡误差 根据要求, 同一重物分别置于料斗秤入口的四个边和四个角, 其测量值应相同, 但实验发现实际误差较大。这样, 相同的物料落在不同位置会产生不同重量, 当进料不均匀时,误差波动较大。但这是一种静态的误差, 可以通过安装和调整秤斗来尽量减少之。
这些误差除秤的本身误差为系统误差外, 其余均为随机误差, 并且在实际生产过程中各种误差联合作用、彼此影响, 所以我们只能在尽量追求每个产生误差因素的最小值时, 去寻找一些比较合理和优化的方案。
2 .2解决对策
可以看到, 国内外同行解决自动包装秤存在误差的主要方法, 是通过电机的变频调速实现物料慢给, 但这种办法成本较高,  且有些场合励磁电路和控制电路中易损件较多, 影响准确调速。所以我们根据以上的分析, 针对主要存在问题, 采取了以下解决方法。
1)增加挡板 在物料入口处增加挡板可以起到缓冲作用, 开始进料时挡板不阻挡物料下落, 当重量快要达到目标重量时, 挡板启动, 挡住部分落料, 实现慢给, 大大减小了冲击。这个方法也减小了物料的速度, 缓解了空中柱料误差。实现方法如图 2 。

2)改进配料控制器的计算方法    
为了进一步提高测量精度, 配料控制器的输入信号采用平均值的测量方法。由于配料控制器的读数大于或等于目标配料份量减去过衡量时, 配料继电器断电, 因此对过衡量求平均会增加测量的准确性。过衡量的计算公式如下
过衡量( 新)  =过衡量( 旧)  -( 目标重量 -最终实重) / 2
原设计 5 个循环检测一次过衡, 并进行补偿, 具有偶然性, 而且过衡为负时不计, 会产生负误差, 因此, 我们将配料控制器的组态改成 :每个循环检测一次过衡, 5 个循环进行一次补偿。
3)调整料斗秤    
实现对物料下落缓冲后, 误差有所减少, 但还达不到规定要求, 而且仍有个别采样点出现误差较大的现象。因此, 我们对秤的机械平衡进行了调整, 使其四边、四角称重均匀 。
2 .3应用效果
采取上述对策后, 再次对自动包装秤进行数据抽检, 所得三组数据如表 2 。

可见, 此时自动包装秤的称量基本符合包装量为 25 ±0 .25kg 的要求。而且所采用的方法简便易行,生产成本低, 使用效果较为满意。
改进后的包装秤系统, 经过一年多的运行, 效果较好, 既解决了销售上的不便, 又提高了生产率, 同时避免了更换变频电机, 节约了成本, 且改进方法简单可行, 值得推广。

 

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深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业,所生产的JY500系列称重显示控制器(包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等)高速高精度,使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验,在业内有良好的口碑,且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题,客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣,欢迎咨询。