CN1111770C - 一种连续定量给料的控制方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种连续定量给料的控制方法和设备。其方法为：根据所需给料速率，分别设定计量槽内物料的瞬时重量和移动速度，由称重传感器检测瞬时重量值，并反馈调节喂料装置；根据设定移动速度输出相应的振动控制参数驱动计量槽振动并送出物料。本发明的设备由喂料装置、激振器、计量槽、称重传感器机座和控制仪表等组成，称重传感器的两端分别与计量槽和机座连接，控制仪表分别独立控制激振器和喂料装置。本发明调试方便，控制、计量准确。
Description
本发明属于连续称量与给料控制技术领域，它涉及一种定量给料的控制方法和设备。
目前在固体散状物料的工艺过程给料计量时，大多采用电子皮带秤和料斗秤。电子皮带秤不适应高温物料，且结构复杂、维修费用高、不能密封，料斗秤不能实现连续给料。德国申克公司的失重秤采用准静态称重方式，具有较高的计量精度，但体积过大，受使用空间限制。现有的一种振动给料的称重方法和设备(专利号ZL 93109467.4)，需要用荷重传感器检测重量信号、用加速度传感器检测振幅信号，并由振幅数据推算物料的移动速度，进而得出被输送物料的流量。由于计量槽和给料槽同步振动，反馈控制时，调节一个执行参数来同时改变两个变量的预期目标值非常困难，如试图改变称重槽内物料的移动速度时，物料的瞬时重量也随之发生变化，而瞬时重量的变化又会影响移动速度，因此计量精度不高，特别是当料仓压力变化(试图恒定仓压，在工业环境中是非常困难的)时，影响了系统的振动特性，破坏了加速度信号和物料移动速度的对应关系，使加速度传感器不能准确检测移动速度，产生较大误差。
本发明的目的在于提供一种用振动方式输送物料时连续定量给料的控制方法和设备，使信号处理和控制针对单一变量，且瞬时重量和移动速度分别独立控制，互不干扰，调试方便，计量精度较高。
本发明的目的由下述技术方案实现：
在连续给料时，其给料速率(单位时间内给出物料的重量)是瞬时重量和移动速度的乘积。本发明所提供的方法为：根据连续给料时所需给料速率，分别设定计量槽内物料的瞬时重量和移动速度，由传感器检测计量槽内物料的瞬时重量值，并由此值反馈调节喂料装置4，使计量槽内物料的瞬时重量稳定在设定值上，根据设定移动速度输出相应的振动控制参数驱动激振器并带动计量槽振动，使计量槽内物料按设定移动速度沿输送方向移动而被送出，将单位时间的给料量进行累加，得到累计给料重量。
由于计量槽内物料是由喂料装置供给的，其瞬时重量受喂料装置控制；计量槽内物料的移动速度是由激振器控制的，计量槽和喂料装置互不接触、独立工作，因而可以分别调节。
计量槽内瞬时重量可由称重传感器检测，而移动速度的精确检测较为困难，因为对于振动给料方式，因槽体作微小的往复运动，物料沿输送方向相对槽体运动，并且料层内部颗粒之间也存在一定的相对运动。如移动速度采用测振幅方法检测时，因振动系统的运动规律较为复杂，当振动体内重量(包括物料)发生变化时，振动系统的固有频率、当量阻尼、幅频特性等随之改变，即使激振器的控制参数不变，振幅也会随之改变，振幅和移动速度的对应关系不够准确，用其它方法，如让物料带动检测装置运动或用光电跟踪方式，结构复杂，且效果也不理想。本发明所提供的方法，通过稳定计量槽内物料重量的办法，使振动特性稳定，这样激振器的驱动控制参数(如电流、电压、频率或方波占空比等)和物料移动速度具有良好的对应关系，通过实验方法可方便地测出此对应关系曲线。对于同一型号的设备，此对应关系是不变的(当物料本身特性发生较大变化时，还可以在现场标定时加以修正)。上述实验方法如下：设定一瞬时重量值，调节喂料装置使计量槽内物料重量稳定在此值上，按一定间隔设置不同的激振器驱动控制参数，分别实际称量每个参数点一定时间内的给料重量并计算出移动速度，即可得到激振器控制参数与移动速度的对应关系数据，将此数据处理成平滑曲线或找出近似函数存入控制仪表，即可实现无级调节。一般地，瞬时重量可以固定在一个数值上，通过改变移动速度来调节给料量，也可以设置几个瞬时重量值，使设备处于最佳工作状态。固定激振器的驱动控制参数，通过改变设置瞬时重量的办法，也可实现调节给料速率的目的。
本发明的专用设备由喂料装置4、激振器3、计量槽1、称重传感器2、控制仪表5和机座7组成，计量槽1的进料口接喂料装置4的出料口，激振器3和计量槽1连接，将振动传递给计量槽1，计量槽1内的物料在激振力的作用下沿输送方向移动，称重传感器2的检测端与计量槽1连接，另一端与机座7连接，其输出信号接控制仪表5，用来检测计量槽内物料的瞬时重量，喂料装置4和计量槽1不接触，控制仪表5的输出控制端分别接激振器3和喂料装置4的动力部件，分别控制激振器3和喂料装置4。喂料装置4接在料仓出料口，用于向计量槽1的入口喂料。其喂料量由称重传感器2的输出信号反馈至控制仪调节5控制，移动速度直接由控制仪表依据预先存入的激振器驱动控制参数与移动速度对应曲线主动给出数据，不需另外安装传感器检测。
本发明只采集称重信号，由称重信号反馈调节喂料装置，完全克服了料仓压力等因素的影响，物料的移动速度直接由控制仪表依据预先存入的振动参数一移动速度的对应关系数据输出控制，不需另外检测，瞬时重量和移动速度分别独立控制，互不干扰，调试方便、工作稳定、给料计量精度较高。
附图说明：
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图。
如图1所示，所述专用设备由喂料装置4、激振器3、减振器6、计量槽1、称重传感器2、机座7和控制仪表5等组成。计量槽1与激振器3刚性连接，并通过减振器6与称重传感器2的检测端连接，称重传感器2的另一端固定在机座7上。激振器3采用电磁振动方式，由板簧3c、电磁铁3b、衔铁3a等构成，电磁铁3b是激振器3的动力部件，由控制仪表5输出的交流方波电路驱动(由于交流方波是处理后的二次电源，不受电网电压、频率等波动因素干扰，具有很高的稳定性，驱动电路的稳定性直接影响给料精度)，改变交流方波的占空比可以改变电磁铁3b的电流，进而改变激振器3的振幅。喂料装置4可采用圆盘喂料机、螺旋喂料机等，本实施例采用结构简单的电磁振动喂料方式，由交流方波或可控硅电路驱动(因与称重传感器信号形成闭环调节，不需很高的稳定精度)。由于称重传感器2检测的是包括激振器3、计量槽1以及槽内物料的总重量，其输出有效信号所占比例较小，但由于减振器6的作用，信号的交变幅值也较小，而且称重传感器2的清零校准非常方便，只要停止喂料并排空计量槽内的物料即可。
如图2所示，激振器3通过称重传感器2与计量槽1连接，激振器3通过减振器6固定在机座7上，这样称重传感器2检测的是计量槽1和槽内物料的重量，有效信号比例较大，但信号的交变幅值也较大，对传感器的使用寿命有一定的影响。
Claims (6)
1.一种连续定量给料的控制方法，其特征在于：根据连续给料时所需给料速率，分别设定计量槽内物料的瞬时重量和移动速度，由传感器检测计量槽内物料的瞬时重量值，并由此值反馈调节喂料装置，使计量槽内物料的瞬时重量稳定在设定值上，根据设定移动速度输出相应的振动控制参数驱动激振器并带动计量槽振动，使计量槽内物料按设定移动速度沿输送方向移动而被送出，将单位时间的给料量进行累加，得到累计给料重量。
2.权利要求1所述连续定量给料控制方法的专用设备，由计量槽(1)、传感器(2)、喂料装置(4)、激振器(3)、机座(7)和控制仪表(5)组成，计量槽(1)的进料口接喂料装置(4)的出料口，传感器(2)的输出信号接控制仪表(5)，其特征在于：所述传感器(2)为称重传感器，其检测端与计量槽(1)连接，另一端与机座(7)连接，激振器(3)与计量槽(1)连接，控制仪表(5)的输出控制端分别接激振器(3)和喂料装置(4)的动力部件。
3.根据权利要求2所述的专用设备，其特征在于计量槽(1)与激振器(3)刚性连接。
4.根据权利要求2所述的专用设备，其特征在于：激振器(3)与计量槽(1)通过传感器(2)连接，激振器(3)通过减振器(6)与机座(7)连接。
5.根据权利要求2或3所述的专用设备，其特征在于：计量槽(1)与传感器(2)间连有减振器(6)。
6.根据权利要求2所述的专用设备，其特征在于：所述激振器(3)为采用电磁铁(3b)做动力部件的激振器，由控制仪表(5)输出的可调占空比的方波电路驱动。
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