專利名稱：一種高精度配料電子秤的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種精確控制物料稱量及配比的電子秤，屬測量技術領域。
背景技術：
在工業生產中，如何實現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企業所關心的，也是各個配料秤生產廠家所面臨的一個難題。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絞龍和驅動電機，由重量傳感器控制電機的啟停來實現配料，而驅動電機轉速恒定，若電機轉速設定值高，則配料速度快。這種方法的主要缺點是當系統接到傳感器“重量達到”信號后發出停轉指令后，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”，需要系統提前停止絞龍驅動電機。但是在實際生產中，若為保證配料速度，設置較高的電機轉速，則驅動電機停轉的提前量很難把握，“落差”較大；而若為保證配料精度，降低轉速，則提前量易于控制，“落差”可以減小，但配料速度就要降低，兩者矛盾難以統一。第二種方法采取在每個料斗下安裝一快一慢兩個絞龍，當輸送物料重量不足設定值的80％時，兩條絞龍都工作，當達到或超過80％時，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，但每一個料斗都安裝兩個絞龍，其成本增加了，所以“落差”問題的解決仍不理想。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可以在每一個料斗下采用一個絞龍而仍然能夠實現準確配料的高效、高精度配料電子秤。
解決上述問題的技術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動電機、混料斗、稱重傳感器、開關混料斗門機構和控制電路，其改進之處是，所述控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數據輸入端口相連接，所述稱重傳感器的輸出端接PLC的模擬量輸入端口，所述開關混料斗門的兩個行程開關信號、分別與PLC的信號輸入端相連接，PLC輸出脈寬調制信號，其輸出端口與調速信號放大電路相連接，調速信號放大電路的輸出連接直流驅動電機。
上述高精度配料電子秤，所述調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接成發射極輸出電路，Q1的基極接PLC輸出脈寬調制信號的端口，三極管Q2接成放大電路，其基極接于Q1的發射極上，Q2的發射極接地，直流驅動電機為集電極負載，在直流驅動電機和集電極回路中串接控制繼電器的常開觸點。
上述高精度配料電子秤，所述稱重傳感器的應變片電阻接成電橋測重電路，其輸出端連接一個放大電路，放大電路由差動放大電路和輸出放大電路組成，所述差動放大電路由運放器A1、A2構成，其中，電阻R5為運放器A1正相端的限流電阻，電阻R7為反饋電阻，電阻R0為負相端共用電阻，運放器A2的電路構成與A1相同，運放器A1、A2的輸出分別經電阻R9、R11連接輸出放大電路的輸入端，所述輸出放大電路運放器A3構成，運放器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，所述開關混料斗門機構由電磁閥13和氣缸14組成，在氣缸的活塞桿上固定觸發撞塊，限位開關XK1、XK2分別對應觸發撞塊行程中開、關門的到位位置。
采用這種結構的高精度配料電子秤，可以由PLC根據配料完成的重量輸出不同脈寬調制信號，以控制料斗的直流驅動電機的轉速，實現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，而設備制造成本并未增加。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是本實用新型的電原理圖；圖3是操作主程序框圖；圖4是調速子程序框圖。
圖中各標記為1、5、9.直流驅動電機；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；XK2.秤門關到位行程開關；17.混料斗；18.稱重傳感器，KH.自動/手動切換開關信號；KQ.系統程序啟動信號；KT.系統程序停止信號；S1.壹號絞龍轉速信號；S2.貳號絞龍轉速信號；S3.叁號絞龍轉速信號，J1～J5.繼電器。
具體實施方式
從圖1中的實施例可以看到，本實用新型包括3個料斗3、7、11，料斗3、7、11下分別安裝輸送絞龍2、6、10、直流驅動電機M1、M2、M3(由繼電器相應的觸點J1-1、J2-1、J3-1控制其接通與否)和測速傳感器4、8、12，它還設有混料斗17、稱重傳感器18、開關混料斗門機構，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個測速傳感器4、8、12的信號輸出端、開關混料斗門的兩個行程開關XJ1、XJ2的信號輸出端、自動/手動切換開關信號輸出端KH、系統程序啟停開關信號輸出端KQ、KT分別與PLC的10.0～10.7輸入端口相連接；3個直流驅動電機的控制繼電器J1、J2、J3、開門電磁閥控制繼電器J4、稱重報警輸出繼電器J5則分別與PLC的Q0.2～Q0.6輸出端口相連接。圖中3個絞龍2、6、10的轉速信號，由安裝于絞龍尾部的測速傳感器4、8、12的脈沖編碼器發出一組與絞龍速度有關的脈沖信號，PLC對單位時間內接收的脈沖信號進行計數，就可計算出絞龍的轉速。秤門開關到位信號是由開門機構觸發的兩個行程開關XK1、XK2發出的開關量信號。當秤門開到位時，觸發撞塊會將行程開關XK1的觸頭壓下，給PLC發出信號，表示已經“開門到位”；當秤門關到位時，該撞塊會將另一個行程開關XK2的觸頭壓下，發出的信號是表示“關門到位”。自動/手動切換信號，這是由操作面板上的旋扭發出的開關量信號，用于用戶設定系統是自動運行還是需要人工干預。系統程序啟動和停止信號，這也是由操作面板上的按扭發出的開關量信號，用于用戶啟動和停止系統的工作。
PLC的PWM脈寬調制信號是在Q0.0端口輸出的，該端口與調速信號放大電路相連接，調速信號放大電路控制直流驅動電機M1、M2、M3的轉速。
稱重傳感器18由一個恒壓源供電，目的是穩定電路的工作。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，若傳感器的負荷發生變化，傳感器輸出端的電信號也會發生相應的變化，這個電信號經過放大，輸入至PLC的模擬量輸入端口A，由PLC將其轉化為相應的數字量。
本實用新型的操作流程如圖3所示。
當系統加電后PLC立即檢測操作面板上的啟動按扭是否按下，若沒有按下則繼續查詢；若查詢到啟動按扭按下，則要求用戶輸入配方并進行必要的參數設置。
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，控制系統會報警提示用戶重新輸入；若配方正常，則啟動壹號絞龍2的直流驅動電機M1，使壹號絞龍2送料。在壹號絞龍2送料時，稱重傳感器18實時檢測混料斗17中落下的物料重量，并將重量信號實時送入PLC中。
當PLC判斷出壹號料斗3中的物料已經按照配方的要求100％地送入了料斗時，輸出信號使壹號絞龍的直流驅動電機1斷電，壹號絞龍2停止工作。然后啟動貳號絞龍6的直流驅動電機M2，然后重復上述過程，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進入氣缸14前腔，使氣缸的活塞桿縮回，帶動電子秤下部閘門打開，物料落下。當PLC通過稱重傳感器18檢測到物料已經全部落下后，使電磁閥13斷電，壓縮空氣進入氣缸14的后腔，使氣缸的活塞桿伸出，帶動閘門關閉。秤門開到位行程開關XK1和秤門關到位行程開關XK2的作用是為了防止開門機構的動作不到位，給用戶造成不必要的損失。
當閘門關閉后，PLC檢測操作面板上的停止按扭是否按下，若按下，則系統停止工作，否則，啟動壹號絞龍2的直流驅動電機M1，進入下一個工作循環。
本實用新型為了解決配料高精度和高速度的和諧統一問題，設計由PLC控制電機變速。在輸送物料重量不足設定值的90％時，絞龍為最大轉速，保證了物料添加的高速度；當已輸送物料的重量超過設定值的90％時，控制絞龍逐步降速，輸送物料重量越接近100％，絞龍轉速越慢，直到滿足設定重量時停止。采用這種方法可以使到達設定重量值之前的管道內瞬間殘留的原料量及其產生的沖量最小，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采用脈寬調制方式控制變速，PLC輸出的脈寬調制信號占空比不同則驅動電機的轉速亦不同。在送料開始階段，PLC輸出占空比為100％的脈寬調制信號，直流驅動電機以最大轉速驅動絞龍送料；在稱重傳感器檢測到秤斗內的重量為設定重量的90％時，PLC輸出的脈寬調制信號占空比立刻降為90％，則電動機的轉速也降為最大轉速的90％；在稱重傳感器檢測到秤斗內的重量為設定重量的91％時，PLC輸出的脈寬調制信號占空比立刻降為80％，則電動機的轉速也降為最大轉速的80％；然后，重量每增加1％，占空比減少10％，到達設定重量時速度恰好降為0。采用這種方法可以使到達設定重量之前的瞬間管道內殘留的原料及其產生的沖量最小，從而保證了物料添加的高精度。
權利要求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動電機、混料斗、稱重傳感器、開關混料斗門機構和控制電路，其特征在于，所述控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數據輸入端口相連接，所述稱重傳感器的輸出端接PLC的模擬量輸入端口，所述開關混料斗門的兩個行程開關信號XK1、XK2分別與PLC的信號輸入端相連接，PLC輸出脈寬調制信號，其輸出端口與調速信號放大電路相連接，調速信號放大電路的輸出連接直流驅動電機。
2.根據權利要求1所述的高精度配料電子秤，其特征在于，所述調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接成發射極輸出電路，Q1的基極接PLC輸出脈寬調制信號的端口，三極管Q2接成放大電路，其基極接于Q1的發射極上，Q2的發射極接地，直流驅動電機為集電極負載，在直流驅動電機和集電極回路中串接控制繼電器的常開觸點。
3.根據權利要求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變片電阻接成電橋測重電路，其輸出端連接一個放大電路，放大電路由差動放大電路和輸出放大電路組成，所述差動放大電路由運放器A1、A2構成，其中，電阻R5為運放器A1正相端的限流電阻，電阻R7為反饋電阻，電阻R0為負相端共用電阻，運放器A2的電路構成與A1相同，運放器A1、A2的輸出分別經電阻R9、R11連接輸出放大電路的輸入端，所述輸出放大電路運放器A3構成，運放器A3的輸出端連接PLC的模擬量輸入端口。
4.根據權利要求3所述的高精度配料電子秤，其特征在于，所述開關混料斗門機構由電磁閥[13]和氣缸[14]組成，在氣缸的活塞桿上固定觸發撞塊，限位開關XK1、XK2分別對應觸發撞塊行程中開、關門的到位位置。
專利摘要一種高精度配料電子秤，屬測量技術領域，用于解決配料高效和高精度之間的矛盾問題。其技術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動電機、混料斗、稱重傳感器、開關混料斗門機構和控制電路，其中，控制電路采用PLC可編程序控制器，在每個絞龍軸上安裝測速傳感器，測速傳感器的輸出端與PLC的數據輸入端口連接，稱重傳感器、開關混料斗門的兩個行程開關信號也分別與PLC的信號輸入端連接。PLC輸出脈寬調制信號，經調速信號放大電路放大后控制直流驅動電機。本實用新型可以由PLC根據配料進程輸出不同脈寬調制信號，以調節料斗驅動電機轉速，實現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 優先權日2005年4月22日
發明者任有志, 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
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
