專利名稱：一種高精度配料電子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種精確控制物料稱量及配比的電子秤，屬測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，如何實(shí)現(xiàn)多種粉狀或顆粒狀物料的高效、高精度混合配比一直是生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)心的，也是各個(gè)配料秤生產(chǎn)廠家所面臨的一個(gè)難題。目前一般的配料秤采取的解決方法有兩種，第一種是在需要配料的幾種物料料斗下都配有一個(gè)絞龍和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由重量傳感器控制電機(jī)的啟停來實(shí)現(xiàn)配料，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定，若電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值高，則配料速度快。這種方法的主要缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)接到傳感器“重量達(dá)到”信號后發(fā)出停轉(zhuǎn)指令后，由于慣性還仍會有一部分物料喂入，這部分多余物料稱為“落差”。為了減少“落差”，需要系統(tǒng)提前停止絞龍驅(qū)動(dòng)電機(jī)。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，若為保證配料速度，設(shè)置較高的電機(jī)轉(zhuǎn)速，則驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)的提前量很難把握，“落差”較大；而若為保證配料精度，降低轉(zhuǎn)速，則提前量易于控制，“落差”可以減小，但配料速度就要降低，兩者矛盾難以統(tǒng)一。第二種方法采取在每個(gè)料斗下安裝一快一慢兩個(gè)絞龍，當(dāng)輸送物料重量不足設(shè)定值的80％時(shí)，兩條絞龍都工作，當(dāng)達(dá)到或超過80％時(shí)，則快速輸送絞龍停止工作，由慢速輸送絞龍完成剩余物料的輸送。這種方法雖然與第一種方法相比速度和精度都可提高，但每一個(gè)料斗都安裝兩個(gè)絞龍，其成本增加了，所以“落差”問題的解決仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以在每一個(gè)料斗下采用一個(gè)絞龍而仍然能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確配料的高效、高精度配料電子秤。
解決上述問題的技術(shù)方案是一種高精度配料電子秤，它包括配料料斗、與配料料斗配套的輸送絞龍和直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、混料斗、稱重傳感器、開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)和控制電路，其改進(jìn)之處是，所述控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個(gè)絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數(shù)據(jù)輸入端口相連接，所述稱重傳感器的輸出端接PLC的模擬量輸入端口，所述開關(guān)混料斗門的兩個(gè)行程開關(guān)信號、分別與PLC的信號輸入端相連接，PLC輸出脈寬調(diào)制信號，其輸出端口與調(diào)速信號放大電路相連接，調(diào)速信號放大電路的輸出連接直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
上述高精度配料電子秤，所述調(diào)速信號放大電路由三極管Q1、Q2組成，其中三極管Q1和電阻R1、R2、R3、R4接成發(fā)射極輸出電路，Q1的基極接PLC輸出脈寬調(diào)制信號的端口，三極管Q2接成放大電路，其基極接于Q1的發(fā)射極上，Q2的發(fā)射極接地，直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)為集電極負(fù)載，在直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)和集電極回路中串接控制繼電器的常開觸點(diǎn)。
上述高精度配料電子秤，所述稱重傳感器的應(yīng)變片電阻接成電橋測重電路，其輸出端連接一個(gè)放大電路，放大電路由差動(dòng)放大電路和輸出放大電路組成，所述差動(dòng)放大電路由運(yùn)放器A1、A2構(gòu)成，其中，電阻R5為運(yùn)放器A1正相端的限流電阻，電阻R7為反饋電阻，電阻R0為負(fù)相端共用電阻，運(yùn)放器A2的電路構(gòu)成與A1相同，運(yùn)放器A1、A2的輸出分別經(jīng)電阻R9、R11連接輸出放大電路的輸入端，所述輸出放大電路運(yùn)放器A3構(gòu)成，運(yùn)放器A3的輸出端連接PLC的模擬量輸入端口。
上述高精度配料電子秤，所述開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)由電磁閥13和氣缸14組成，在氣缸的活塞桿上固定觸發(fā)撞塊，限位開關(guān)XK1、XK2分別對應(yīng)觸發(fā)撞塊行程中開、關(guān)門的到位位置。
采用這種結(jié)構(gòu)的高精度配料電子秤，可以由PLC根據(jù)配料完成的重量輸出不同脈寬調(diào)制信號，以控制料斗的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對配料輸出重量的精確控制，不但解決了配料中的“落差”問題，而設(shè)備制造成本并未增加。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的電原理圖；圖3是操作主程序框圖；圖4是調(diào)速子程序框圖。
圖中各標(biāo)記為1、5、9.直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2、6、10.絞龍；3、7、11.料斗；4、8、12.測速傳感器；13.電磁閥；14.氣缸；XK1.秤門開到位行程開關(guān)；XK2.秤門關(guān)到位行程開關(guān)；17.混料斗；18.稱重傳感器，KH.自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)信號；KQ.系統(tǒng)程序啟動(dòng)信號；KT.系統(tǒng)程序停止信號；S1.壹號絞龍轉(zhuǎn)速信號；S2.貳號絞龍轉(zhuǎn)速信號；S3.叁號絞龍轉(zhuǎn)速信號，J1～J5.繼電器。
具體實(shí)施方式
從圖1中的實(shí)施例可以看到，本實(shí)用新型包括3個(gè)料斗3、7、11，料斗3、7、11下分別安裝輸送絞龍2、6、10、直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3(由繼電器相應(yīng)的觸點(diǎn)J1-1、J2-1、J3-1控制其接通與否)和測速傳感器4、8、12，它還設(shè)有混料斗17、稱重傳感器18、開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)，它們分別與電子秤的控制裝置PLC可編程序控制器相連接。
圖2顯示，3個(gè)測速傳感器4、8、12的信號輸出端、開關(guān)混料斗門的兩個(gè)行程開關(guān)XJ1、XJ2的信號輸出端、自動(dòng)/手動(dòng)切換開關(guān)信號輸出端KH、系統(tǒng)程序啟停開關(guān)信號輸出端KQ、KT分別與PLC的10.0～10.7輸入端口相連接；3個(gè)直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制繼電器J1、J2、J3、開門電磁閥控制繼電器J4、稱重報(bào)警輸出繼電器J5則分別與PLC的Q0.2～Q0.6輸出端口相連接。圖中3個(gè)絞龍2、6、10的轉(zhuǎn)速信號，由安裝于絞龍尾部的測速傳感器4、8、12的脈沖編碼器發(fā)出一組與絞龍速度有關(guān)的脈沖信號，PLC對單位時(shí)間內(nèi)接收的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，就可計(jì)算出絞龍的轉(zhuǎn)速。秤門開關(guān)到位信號是由開門機(jī)構(gòu)觸發(fā)的兩個(gè)行程開關(guān)XK1、XK2發(fā)出的開關(guān)量信號。當(dāng)秤門開到位時(shí)，觸發(fā)撞塊會將行程開關(guān)XK1的觸頭壓下，給PLC發(fā)出信號，表示已經(jīng)“開門到位”；當(dāng)秤門關(guān)到位時(shí)，該撞塊會將另一個(gè)行程開關(guān)XK2的觸頭壓下，發(fā)出的信號是表示“關(guān)門到位”。自動(dòng)/手動(dòng)切換信號，這是由操作面板上的旋扭發(fā)出的開關(guān)量信號，用于用戶設(shè)定系統(tǒng)是自動(dòng)運(yùn)行還是需要人工干預(yù)。系統(tǒng)程序啟動(dòng)和停止信號，這也是由操作面板上的按扭發(fā)出的開關(guān)量信號，用于用戶啟動(dòng)和停止系統(tǒng)的工作。
PLC的PWM脈寬調(diào)制信號是在Q0.0端口輸出的，該端口與調(diào)速信號放大電路相連接，調(diào)速信號放大電路控制直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3的轉(zhuǎn)速。
稱重傳感器18由一個(gè)恒壓源供電，目的是穩(wěn)定電路的工作。稱重傳感器18的檢測信號接到PLC的模擬量輸入端口A。給稱重傳感器18的輸入端加上恒壓源，其輸出端就會有電信號輸出，若傳感器的負(fù)荷發(fā)生變化，傳感器輸出端的電信號也會發(fā)生相應(yīng)的變化，這個(gè)電信號經(jīng)過放大，輸入至PLC的模擬量輸入端口A，由PLC將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字量。
本實(shí)用新型的操作流程如圖3所示。
當(dāng)系統(tǒng)加電后PLC立即檢測操作面板上的啟動(dòng)按扭是否按下，若沒有按下則繼續(xù)查詢；若查詢到啟動(dòng)按扭按下，則要求用戶輸入配方并進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置。
隨后PLC檢測用戶所輸入的配方是否超出了電子秤所能測量的范圍，如果超限，控制系統(tǒng)會報(bào)警提示用戶重新輸入；若配方正常，則啟動(dòng)壹號絞龍2的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，使壹號絞龍2送料。在壹號絞龍2送料時(shí)，稱重傳感器18實(shí)時(shí)檢測混料斗17中落下的物料重量，并將重量信號實(shí)時(shí)送入PLC中。
當(dāng)PLC判斷出壹號料斗3中的物料已經(jīng)按照配方的要求100％地送入了料斗時(shí)，輸出信號使壹號絞龍的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)1斷電，壹號絞龍2停止工作。然后啟動(dòng)貳號絞龍6的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M2，然后重復(fù)上述過程，直至所有料斗都按配方要求送料完畢。
物料全部送入混料斗17中后，PLC給出開門電磁閥13的通電信號，壓縮空氣通過開門電磁閥13進(jìn)入氣缸14前腔，使氣缸的活塞桿縮回，帶動(dòng)電子秤下部閘門打開，物料落下。當(dāng)PLC通過稱重傳感器18檢測到物料已經(jīng)全部落下后，使電磁閥13斷電，壓縮空氣進(jìn)入氣缸14的后腔，使氣缸的活塞桿伸出，帶動(dòng)閘門關(guān)閉。秤門開到位行程開關(guān)XK1和秤門關(guān)到位行程開關(guān)XK2的作用是為了防止開門機(jī)構(gòu)的動(dòng)作不到位，給用戶造成不必要的損失。
當(dāng)閘門關(guān)閉后，PLC檢測操作面板上的停止按扭是否按下，若按下，則系統(tǒng)停止工作，否則，啟動(dòng)壹號絞龍2的直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
本實(shí)用新型為了解決配料高精度和高速度的和諧統(tǒng)一問題，設(shè)計(jì)由PLC控制電機(jī)變速。在輸送物料重量不足設(shè)定值的90％時(shí)，絞龍為最大轉(zhuǎn)速，保證了物料添加的高速度；當(dāng)已輸送物料的重量超過設(shè)定值的90％時(shí)，控制絞龍逐步降速，輸送物料重量越接近100％，絞龍轉(zhuǎn)速越慢，直到滿足設(shè)定重量時(shí)停止。采用這種方法可以使到達(dá)設(shè)定重量值之前的管道內(nèi)瞬間殘留的原料量及其產(chǎn)生的沖量最小，從而在理論上保證了物料添加的高精度。
具體流程如圖4所示，PLC采用脈寬調(diào)制方式控制變速，PLC輸出的脈寬調(diào)制信號占空比不同則驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速亦不同。在送料開始階段，PLC輸出占空比為100％的脈寬調(diào)制信號，直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)以最大轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)絞龍送料；在稱重傳感器檢測到秤斗內(nèi)的重量為設(shè)定重量的90％時(shí)，PLC輸出的脈寬調(diào)制信號占空比立刻降為90％，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也降為最大轉(zhuǎn)速的90％；在稱重傳感器檢測到秤斗內(nèi)的重量為設(shè)定重量的91％時(shí)，PLC輸出的脈寬調(diào)制信號占空比立刻降為80％，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也降為最大轉(zhuǎn)速的80％；然后，重量每增加1％，占空比減少10％，到達(dá)設(shè)定重量時(shí)速度恰好降為0。采用這種方法可以使到達(dá)設(shè)定重量之前的瞬間管道內(nèi)殘留的原料及其產(chǎn)生的沖量最小，從而保證了物料添加的高精度。
權(quán)利要求1.一種高精度配料電子秤，它包括配料料斗、與配料料斗配套的輸送絞龍和直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、混料斗、稱重傳感器、開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)和控制電路，其特征在于，所述控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個(gè)絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數(shù)據(jù)輸入端口相連接，所述稱重傳感器的輸出端接PLC的模擬量輸入端口，所述開關(guān)混料斗門的兩個(gè)行程開關(guān)信號XK1、XK2分別與PLC的信號輸入端相連接，PLC輸出脈寬調(diào)制信號，其輸出端口與調(diào)速信號放大電路相連接，調(diào)速信號放大電路的輸出連接直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度配料電子秤，其特征在于，所述調(diào)速信號放大電路由三極管Q1、Q2組成，其中三極管Q1和電阻R1、R2、R3、R4接成發(fā)射極輸出電路，Q1的基極接PLC輸出脈寬調(diào)制信號的端口，三極管Q2接成放大電路，其基極接于Q1的發(fā)射極上，Q2的發(fā)射極接地，直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)為集電極負(fù)載，在直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)和集電極回路中串接控制繼電器的常開觸點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高精度配料電子秤，其特征在于，所述稱重傳感器的應(yīng)變片電阻接成電橋測重電路，其輸出端連接一個(gè)放大電路，放大電路由差動(dòng)放大電路和輸出放大電路組成，所述差動(dòng)放大電路由運(yùn)放器A1、A2構(gòu)成，其中，電阻R5為運(yùn)放器A1正相端的限流電阻，電阻R7為反饋電阻，電阻R0為負(fù)相端共用電阻，運(yùn)放器A2的電路構(gòu)成與A1相同，運(yùn)放器A1、A2的輸出分別經(jīng)電阻R9、R11連接輸出放大電路的輸入端，所述輸出放大電路運(yùn)放器A3構(gòu)成，運(yùn)放器A3的輸出端連接PLC的模擬量輸入端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高精度配料電子秤，其特征在于，所述開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)由電磁閥[13]和氣缸[14]組成，在氣缸的活塞桿上固定觸發(fā)撞塊，限位開關(guān)XK1、XK2分別對應(yīng)觸發(fā)撞塊行程中開、關(guān)門的到位位置。
專利摘要一種高精度配料電子秤，屬測量技術(shù)領(lǐng)域，用于解決配料高效和高精度之間的矛盾問題。其技術(shù)方案是它包括配料料斗、與配料料斗配套的輸送絞龍和直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)、混料斗、稱重傳感器、開關(guān)混料斗門機(jī)構(gòu)和控制電路，其中，控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個(gè)絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數(shù)據(jù)輸入端口連接，稱重傳感器、開關(guān)混料斗門的兩個(gè)行程開關(guān)信號也分別與PLC的信號輸入端連接。PLC輸出脈寬調(diào)制信號，經(jīng)調(diào)速信號放大電路放大后控制直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本實(shí)用新型可以由PLC根據(jù)配料進(jìn)程輸出不同脈寬調(diào)制信號，以調(diào)節(jié)料斗驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)配料重量的精確控制。
文檔編號G01G19/22GK2793706SQ200520023929
公開日2006年7月5日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者任有志, 袁貴棟, 張弛, 張嘉鈺, 劉利劍, 陳繼榮, 婁晨輝, 蔡建軍, 張永立, 路增立 申請人:河北科技大學(xué)