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通用配料系统

  一、称重配料系统形式

      称重配料是工业生产、精细化工、建材、饲料、冶金等行业生产工艺中非常重要的一道工序,它的精准与否对整个产品质量有着举足轻重的作用。

  以往工厂采用人工的方式进行配料操作,配料工拿到每天的生产作业表后,首先根据配料的多少,先计算每种成分的重量,然后按算好的重量在各种成分的料桶中取料,最后送到电子秤上进行称重配比并且包装。

  这样的配料方法有几大缺点: 

  1、配料工作劳动强度大,很多行业配料操作对人体危害较大 

  2、人工出错率高,难以保证产品品质,不能保证生产工艺 

  3、称重重量无检测,生产数据无记录,难以对各项生产数据进行掌控

  4、人工成本高,效率底,管理成本高

  对于以上不足,机电一体化自动配料系统的应用大大推动了智能工业化生产的发展。自动配料系统形式种类较多,其中有称重配料仪表控制系统,PLC称重配料模块,自制的单片机称重配料系统,基于PLC控制称重仪表换算的称重配料系统。其中基于PLC控制的称重配料系统是一种非常受用的自动化解决方案之一,接下来我们就来了解下基于PLC控制的自动称重配料系统。

  此自动配料系统是集输送、计量、配料、定量等功能于一体的动态计量系统,它在建材、化工、冶金、矿山、玻璃、耐材、电力、食品、饲料等行业中都得到了广泛的应用。基于PLC的称重配料系统主要由PLC、称重控制仪表、秤体、变频器、电动机、称重传感器等构成。该类系统由称重传感器得到重量信号,称重控制仪表可以将传感器信号进行采集并将它转换为其他可传输信号,与此同时称重仪表还可以按需求设定输出简单的开关信号,被送出的重量及开关控制信号由PLC编程进行综合的配料控制并根据其他设备进行具体的配料控制执行。

  下图是两种简单的PLC配料控制原理图:



  二、称重控制系统接地问题

  称重控制系统中,为了改善恶劣环境对控制系统控制性能的影响,必须采用各种有效的防范措施提高控制系统运行可靠性。其中就包括了各种“接地”的引用,下面杰曼带大家共同了解下称重控制系统中的各种“地”。 

“地”分“热地”、“冷地”、信号“地”、保护“地”: “热地”是指和交流电网直接或间接相连接的区域; “冷地”  则是指没有和电网连接在一起的区域; 信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,它是构成电路信号回路的公共端;保护“地”是在Ⅰ类电器设备(不能仅仅依靠绝缘来防护的设备)中为了保护 人员安全而设置的一种电源接线方式,它的一端接用电器的外壳,另一端与大地作可靠连接。

  1、信号“地”又称参考“地”,就是零电位的参考点,也是构成电路信号回路的公共段,图形符号“⊥”。  

  1、直流地:直流电路“地”,零电位参考点。   

  2、交流地:交流电的零线。应与地线区别开。

  3、功率地:大电流网络器件、功放器件的零电位参考点。

  4、模拟地:放大器、采样保持器、A/D转换器和比较器的零电位参考点。

  5、数字地:也叫逻辑地,是数字电路的零电位参考点。

  6、“热地”:开关电源无需使用变压器,其开关电路的“地”和市电电网有关,既所谓的“热地”,它是带电的。

  7、“冷地”:由于开关电源的高频变压器将输入、输出端隔离;又由于其反馈电路常用光电耦合、既能传送反馈信号又将双方的“地”隔离;所以输出端的地称之为“冷地”,它不带电。图形符号为“⊥”。

  2:传感器中的“地”

  称重传感器屏蔽线接地:称重传感器传输信号时为防止干扰,其金属弹性体与信号“地”相接,这叫屏蔽接地。

  3、区别一下“热地”和“冷地”

  在输入的交流电中, 我们一般称一根为“火”线(相线), 一根为“零”线(中心线),经过桥堆(或二极管)整理后得到直流电。一般以滤波电容的负端为参考电为, 即“热地”。 此时滤波电容的正端为+300V. 此时, 若以大地为参考“地”电位, 来测量“热地”, “热地”上实际是 220V的交流电波形。 因此: 1), 如果你站在地上, 去接触“热地”, 由于在“热地”和大地之间有220V交流电的电压差, 你会被电击。 2), 如果你站在木制的椅子上(和大地完全隔开), 去接触“热地”, 没关系, 你不好被电击。 你本身跟“热地”的电位相同。 这跟小鸟站在电线上不会被电击的道理完全相同。 切记, 在修理“带电”的机芯时, 一定要使用隔离变压器(1:1变压器)。

  对比解释: 

  “冷地”一般是指可以直接触摸的“地线”, 其电位和大地的相同。 由于不带电, 因而成为“冷地”。 这是安全的“地”;

  与220V市电完全隔离而且接地(在电连接上可以接地也可以不接地)的电路地线叫“冷地”;冷地是经过电容隔离市电,或者用降压变压器降压后整流滤波出来的负极接地,(经过变压器的地是冷地)。

  “热地”是指带电的“地线”, 决不可直接触摸, 否则会被电击;

与220V市电连接而且不接地(无法接地)的电路地线叫做“热地”; 热地就是市电直接整流输出没有用电容隔离的电源部分的接地,(经过整流桥的地是热地)。

  4、不同地线的处理方法

  1、数字地和模拟地应分开; 在高要求电路中,数字地与模拟地必需分开。即使是对于A/D、D/A转换器同一芯片上两种“地”最好也要分开,仅在系统一点上把两种“地”连接起来。

  2、浮地与接地; 系统浮地,是将系统电路的各部分的地线浮置起来,不与大地相连。这种接法,有一定抗干扰能力。但系统与地的绝缘电阻不能小于50MΩ,一旦绝缘性能下降,就会带来干扰。通常采用系统浮地,机壳接地,可使抗干扰能力增强,安全可靠。

  3、一点接地; 在低频电路中,布线和元件之间不会产生太大影响。通常频率小于1MHz的电路,采用一点接地。

  4、多点接地。 在高频电路中,寄生电容和电感的影响较大。通常频率大于10MHz的电路,采用多点接地。

  三、称重传感器的机械安装问题

  称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。在传感器的安装使用过程中,传感器所处的工作环境,传感器的安装方式以及传感器的最大载重等都将关系到传感器乃至整个衡器能否正常工作以及它的安全和使用寿命。以下是称重传感器机械安装过程中的注意要点 

  1、安装称重传感器的底座安装面应平整、清洁,无任何油膜,胶膜等杂物存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性,一般要求高于传感器本身的强度和刚度。 

  2、 称重传感器要轻拿轻放,尤其是弹性体材料为铝合金的小量程传感器,任何冲击、跌落,对其计量性能均可能造成不可挽回的损害。对于大容量的称重传感器,一般来说,它具有较大的自重,故而要求在搬运、安装时,尽可能使用适当的起吊设备(如手拉葫芦、电动葫芦等)。

  3、每种称重传感器的加载方向都是确定的,在传感器使用时,一定要在此方向上加载负荷。横向力、附加的弯矩、扭矩力应尽量避免。

  4、水平调整:水平调整有两个方面的内容。一是单只传感器安装底座的安装平面要用水平仪调整水平,另一方面是指多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个水平面上(用水准仪),尤其是传感器数多于三个的称重系统中,更应注意这一点,这样做的主要目的是为了使各传感器所承受的负荷基本一致。让衡器计量更加精准,对传感器使用也更加安全。

  5、称重传感器周围应尽量设置一些“挡板”,甚至用薄金属板把传感器罩起来。这样可防止杂物玷污传感器及某些可动部分,而这种“沾污”往往会使可动部分运动不爽,而影响称量精度。

  6、尽量采用有自动定位(复位)作用的结构配件,如球形轴承、关节轴承、定位紧固器等。他们可以防止某些横向力作用在传感器上。要说明的是:有些横向力并不是机械安装引起的,如热膨胀引起的横向力,风力引起的横向力,及某些容器类衡器上的搅拌器的振动引起的横向力即不是机械安装引起的。

  7、某些衡器上有些必须接到秤体上的附件(如容器秤的输料管道等),我们应让他们在传感器加载主轴的方向上尽量柔软一些,以防止他们“吃掉”传感器的真实负荷合而引起误差。

  8、称重传感器虽然有一定的过载能力,但在称重系统安装过程中,仍应防止传感器的超载。要注意的是,即使是短时间的超载,也可能会造成传感器永久损坏。在安装过程中,若确有必要,可先用一个和传感器等高度的垫块代替传感器,到最后,再把传感器换上。在正常工作时,传感器一般均应设置过载保护的机械结构件。

  9、系统有无运动不爽现象,可以用以下方法判别。即在秤台上加或减大约千分之一额定负荷看看称重显示仪是否有反映,有反映,说明可动部分未受“沾污”。

  10、若用螺杆固定传感器,要求有一定的紧固力矩,而且螺杆应有一定的旋入螺纹深度。一般而言,固定螺杆因采用高强度螺杆。


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