CN103253405B - 振动给料稳速控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有稳定的给料速度和稳定的给料精度，且能极大地提高其自动化程度，降低工作人员的劳动强度，并相对地降低成本的振动给料稳速控制系统以及该系统的控制方法。本发明包括振动给料机构和称重机构，该系统还包括：称重传感器、称重信号调理单元、称重信号数字采集与处理单元、CPU中央处理单元、开关量输入输出模块、通讯接口、显示单元和模拟量输出模块；该系统的控制步骤为：（1）获取当前振动给料机构的给料速度和精度；（2）获取给料速度和精度的差值；（3）对振动给料机构进行稳速控制。本发明可应用于给料控制领域。

Description

振动给料稳速控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种振动给料机构的给料稳速控制系统及该系统的给料稳速控制方法。

背景技术

配料系统的供料机构一般由两速或三速配料，即分为快慢速给料或快中慢速给料。为方便说明，这里以两速配料举例说明，三速配料同理。在机械不调整的情况下，可以调节快慢加的提前量（提前关门值），一般还要调节相应的供料（振动）量。合理地分配各个配料阶段的速度是实现高速高精度包装的基本方法。但合理的分配料快慢加的提前量和供料（振动）量需要设备操作人员较高的水平。此外，生产过程中，随着储料仓中物料流动性会随着供料器上的料压变化而变化；物料的干燥程度也会变化；供料器的供电一般也是直接取市电，市电也是免不了会受到周边用电设备的功率变化影响而发生变化。以上各种因素在工业生产过程中会不可避免地发生。为了在外部环境变化的情况下也保持高速配料，现在一般的作法是每台设备需配置专业人员，不断地观察生产，不断地调整快慢的提前量和供料（振动）量。但随着人力成本的不断升高，招人难。同时对操作员的专业水平要求较高。往往使用户难以扩大生产规模。或者由于人力成本过高，影响利润率。

由此，用户对能根据外部环境自动适应并稳定速度的控制系统的需求越加强烈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有稳定的给料速度和稳定的给料精度，且能极大地提高其自动化程度，降低工作人员的劳动强度，并相对地降低成本的振动给料稳速控制系统以及该系统的控制方法。

本发明振动给料稳速控制系统所采用的技术方案是：该系统包括振动给料机构和称重机构，它还包括：

称重传感器，用于获取所述称重机构上的当前包装物料的重量信号；

称重信号调理单元，用于对从所述称重传感器获取到的信号进行调理，并过滤掉干扰信号；

称重信号数字采集与处理单元，用于把经过所述称重信号调理单元进行调理的信号转换成数字信号，并进一步上传给CPU中央处理单元；

CPU中央处理单元，用于处理从所述称重传感器传输来的信号，与外围的上位机进行通讯，通过比较当前的给料速度和精度与原先设定的目标给料速度和精度，根据比较结果和基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量，控制所述振动给料机构进行动作，实现振动稳定给料；

开关量输入输出模块，用于接收所述CPU中央处理单元的命令，并下发给所述振动给料机构的控制开关，控制所述控制开关的动作，或者获取所述控制开关的开关量，并把该开关量上传给所述CPU中央处理单元；

通讯接口，用于所述CPU中央处理单元与外围的上位机之间的通讯；

显示单元，用于显示所述CPU中央处理单元的输出结果；

以及模拟量输出模块。

所述控制开关包括振动给料控制器、继电器和位置光电开关，所述位置光电开关把当前的开关位置量通过所述开关量输入输出模块上传给所述CPU中央处理单元，所述CPU中央处理单元通过所述继电器控制所述振动给料控制器进行动作。

所述系统还包括人机互动界面，所述人机互动界面与所述CPU中央处理单元相连接。

上述振动给料稳速控制系统的控制方法包括以下步骤：

（1）获取当前振动给料机构的给料速度和精度：通过所述称重传感器获取所述称重机构的当前物料料重量的信号，并通过所述CPU中央处理单元计算出当前给料速度和精度；

（2）获取给料速度和精度的差值：比较当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度，并获得当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度之间的差值；

（3）对振动给料机构进行稳速控制：根据上述步骤（2）获得的差值，并基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量。

对于不能达到目标称重量的包装袋，在后续的生产过程中设置有剔除步骤。

本发明的有益效果是：由于本发明系统包括振动给料机构和称重机构，它还包括：称重传感器，用于获取所述称重机构上的当前包装物料的重量信号；称重信号调理单元，用于对从所述称重传感器获取到的信号进行调理，并过滤掉干扰信号；称重信号数字采集与处理单元，用于把经过所述称重信号调理单元进行调理的信号转换成数字信号，并进一步上传给CPU中央处理单元；CPU中央处理单元，用于处理从所述称重传感器传输来的信号，与外围的上位机进行通讯，通过比较当前的给料速度和精度与原先设定的目标给料速度和精度，根据比较结果和基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量，控制所述振动给料机构进行动作，实现振动稳定给料；开关量输入输出模块，用于接收所述CPU中央处理单元的命令，并下发给所述振动给料机构的控制开关，控制所述控制开关的动作，或者获取所述控制开关的开关量，并把该开关量上传给所述CPU中央处理单元；通讯接口，用于所述CPU中央处理单元与外围的上位机之间的通讯；显示单元，用于显示所述CPU中央处理单元的输出结果；以及模拟量输出模块；所以，本发明通过设定的目标给料速度和精度与当前给料速度和精度之间的比较，获得当前值与目标值之间的差值，通过该差值，并基于经验数据建立的控制模型，算出下次生产所需的最佳调整量，设定振动给料机构下一次包装的提前给料量和振动量，以便保证下一次包装的给料速度和精度，故本发明具有稳定的给料速度，且采用自动化控制，提高了自动化程度，提高了工作效率，降低了工作人员的劳动强度，并相对地降低了成本，为企业节省了大量不必要的开支。

本发明系统的控制方法简单，操作方便，能极大地方便使用者的使用。

附图说明

图1是本发明的简易结构示意图；

图2是本发明方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述振动给料稳速控制系统包括振动给料机构和称重机构，该系统还包括：

称重传感器，用于获取所述称重机构上的当前包装物料的重量信号；称重信号调理单元，用于对从所述称重传感器获取到的信号进行调理，并过滤掉干扰信号；

称重信号数字采集与处理单元，用于把经过所述称重信号调理单元进行调理的信号转换成数字信号，并进一步上传给CPU中央处理单元；

CPU中央处理单元，用于处理从所述称重传感器传输来的信号，与外围的上位机进行通讯，通过比较当前的给料速度和精度与原先设定的目标给料速度和精度，根据比较结果和基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量，控制所述振动给料机构进行动作，实现振动稳定给料。基于经验数据建立的控制模型的建立过程如下：平时在对包装物料进行称重时，与标准值相比，多次记录获得的差值；记录针对差值进行补料时的补料量及补料速度和时间，根据记录到的数据，求取某一段时间内记录的各个差值之平均值以及补料速度方差值，基于该补料速度方差值获得补料精度，以此差值之平均值和补料精度作为基于经验数据获得的提前给料量和振动量；

开关量输入输出模块，用于接收所述CPU中央处理单元的命令，并下发给所述振动给料机构的控制开关，控制所述控制开关的动作，或者获取所述控制开关的开关量，并把该开关量上传给所述CPU中央处理单元；

通讯接口，用于所述CPU中央处理单元与外围的上位机之间的通讯；

显示单元，用于显示所述CPU中央处理单元的输出结果；

以及模拟量输出模块。

所述控制开关包括振动给料控制器、继电器和位置光电开关，所述位置光电开关把当前的开关位置量通过所述开关量输入输出模块上传给所述CPU中央处理单元，所述CPU中央处理单元通过所述继电器控制所述振动给料控制器进行动作。所述系统还包括人机互动界面，所述人机互动界面与所述CPU中央处理单元相连接。通过所述人机互动界面，操作人员可以对本发明系统的相关参数进行设置。对于不同的生产线，本发明系统可以灵活地设置相关的参数，以满足各种各样的称重和/或物料分装。

本发明系统的控制方法包括以下步骤：

（1）获取当前振动给料机构的给料速度和精度：通过所述称重传感器获取所述称重机构的当前物料料重量的信号，并通过所述CPU中央处理单元计算出当前给料速度和精度。当所述CPU中央处理单元接收到当前物料料重量的信号时，利用所述CPU中央处理单元内的物料换算单元，获得在当前条件下，当前的给料速度和精度。其中振动量影响所述振动给料机构的给料精度。

（2）获取给料速度和精度的差值：比较当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度，并获得当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度之间的差值；

（3）对振动给料机构进行稳速控制：根据上述步骤（2）获得的差值，并基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量。具体过程为：①当获得的当前给料速度比目标给料速度小，则设定下一次包装的提前给料量和振动量比当前的提前给料量小和/或振动量大；②当获得的当前给料速度比目标给料速度大，则设定下一次包装的提前给料量和振动量比当前的提前给料量大和/或振动量小；③当获得的当前给料精度比目标给料精度小，则在设定下一次包装的提前给料量和振动量比当前的提前给料量大和/或振动量小；④当获得的当前给料精度比目标给料精度高，则设定下一次包装的提前给料量和振动量比当前的提前给料量小和/或振动量大或者不调节；⑤当获得的当前给料速度和精度比目标给料速度和精度相等，则在设定下一次包装的提前给料量和振动量时，不改变其提前给料量和振动量。

对于上述步骤（3）中经过把当前量与目标量进行比较，当被对比的当前包装物料的当前量与目标量之间的差值超出了设定的允许值，则认为当前的包装物料不合格。对于这些不能达到目标称重量的不合格包装袋，在后续的生产过程中设置有剔除步骤，即在后续的生产线上把这些不合格的包装袋取出作另行处理。

本发明结合了PLC逻辑控制和称重功能，采用成熟可靠的CAN现场总线连接，具有速率高、距离远、抗干扰性强等特点，可有效减少现场布线。先进的通信设计使得称重仪表重量和状态数据自动映射到PLC内部，无需繁琐的通信编程；本发明将称重与控制、管理功能由采用总线技术进行互联互通的独立模块完成，组成一种可灵活配置可二次开发的称重控制系统。系统采用分布式结构，在使用过程中，用户可根据现场的需要，选用合适的模块类型，组成实用、安全可靠的系统。

本发明系统在联合利华的洗衣粉包装生产线进行了实地测试。测试结构表明，该系统的使用非常简单。用户使用此系统后，初期只需设定包装速度和一些基本参数，只需要让配料系统能运行起来，不需要很高的操作水平。例如目标是每分钟包装40包，操作员只需在系统内设置一个提前给料速度，如每分钟10包左右（一般来说，操作人员进行速度调节是很容易的），然后把系统的工作状态设置为自动运行。几分钟后，就达到最佳状态。并一直保持稳定的速度。对此，用户的评价很高。

使用该系统，可以减少约90%的调试量。且在同样的精度下，比一般调试人员的调试速度快30～50%。

本发明采用人机互动界面进行参数设置，所有参数在触摸屏上可操作，包括标定、参数设置、秤量机测试、操作等。使用非常简单。

本发明可应用于称重控制领域。

Claims (5)

1.一种振动给料稳速控制系统，它包括振动给料机构和称重机构，其特征在于，该系统还包括：

称重传感器，用于获取所述称重机构上的当前包装物料的重量信号；

称重信号调理单元，用于对从所述称重传感器获取到的信号进行调理，并过滤掉干扰信号；

称重信号数字采集与处理单元，用于把经过所述称重信号调理单元进行调理的信号转换成数字信号，并进一步上传给CPU中央处理单元；

CPU中央处理单元，用于处理从所述称重传感器传输来的信号，与外围的上位机进行通讯，通过比较当前的给料速度和精度与原先设定的目标给料速度和精度，根据比较结果和基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量，控制所述振动给料机构进行动作，实现振动稳定给料；

开关量输入输出模块，用于接收所述CPU中央处理单元的命令，并下发给所述振动给料机构的控制开关，控制所述控制开关的动作，或者获取所述控制开关的开关量，并把该开关量上传给所述CPU中央处理单元；

通讯接口，用于所述CPU中央处理单元与外围的上位机之间的通讯；

显示单元，用于显示所述CPU中央处理单元的输出结果；

以及模拟量输出模块。

2.根据权利要求1所述的振动给料稳速控制系统，其特征在于：所述控制开关包括振动给料控制器、继电器和位置光电开关，所述位置光电开关把当前的开关位置量通过所述开关量输入输出模块上传给所述CPU中央处理单元，所述CPU中央处理单元通过所述继电器控制所述振动给料控制器进行动作。

3.根据权利要求2所述的振动给料稳速控制系统，其特征在于：所述系统还包括人机互动界面，所述人机互动界面与所述CPU中央处理单元相连接。

4.一种如权利要求3所述的振动给料稳速控制系统的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）获取当前振动给料机构的给料速度和精度：通过所述称重传感器获取所述称重机构的当前物料料重量的信号，并通过所述CPU中央处理单元计算出当前给料速度和精度；

（2）获取给料速度和精度的差值：比较当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度，并获得当前的给料速度和精度与目标给料速度和精度之间的差值；

（3）对振动给料机构进行稳速控制：根据上述步骤（2）获得的差值，并基于经验数据建立的控制模型，设定下一次生产的提前给料量和振动量。

5.根据权利要求4所述的振动给料稳速控制系统的控制方法，其特征在于，对于不能达到目标称重量的包装袋，在后续的生产过程中设置有剔除步骤。