CN105539932A - 一种自适应修正称重系统误差的方法 - Google Patents

Abstract

一种自适应修正称重系统误差的方法，包括以下步骤：？PLC控制器将第一个物料容器灌装完成的重量和定重值进行比较，结果记作M；灌装第二个物料容器时，如果前一个的M值大于等于0，则当灌装重量达到定重值减去M值的差时，需要关闭控量阀和底阀；如果前一个的M值小于0，则当灌装重量达到定重值加上M值的和时，需要关闭控量阀和底阀；重复上述步骤，PLC控制器根数据进行分析得出最终需要预设的尾料值；灌装N个物料容器后更新一次尾料值。本发明根据定重包装的自动化生产要求，分析了生产过程中可能出现的影响系统称重精度的诸多因素，从硬件和软件两方面对系统进行了优化设计，提高了系统的称重精度和控制精度，实现高精度高可靠性的称重平台。

Description

一种自适应修正称重系统误差的方法

技术领域

本发明涉及一种化工、医药、燃料灌装行业全自动化工灌装设备尾料自动补偿的方法，尤其涉一种自适应修正称重系统误差的方法。

背景技术

目前称重装置已不再是简单的计量装置，而是逐渐演变为工业控制系统的一个组成部分。对于生产企业来说，应努力做到将商品的净重控制在国家允许误差范围内，若定重值设在偏差之上，则会增加生产成本，影响企业的经济效益；若定重值设在偏差之下，则由于生产过程中诸多因素的影响，会使产品超出最大允许误差量的几率增大，影响企业的社会效益。因此，研究定重式包装技术，提高产品的净重计量精度，在符合法律法规要求、不影响生产企业社会效益的前提下，尽可能的追求经济效益的最大化，是生产企业迫切需要解决的关键问题，这也是本发明研究的目的。

定重包装技术包括两个含义：称重和定量。定重包装的称重过程是一个动态的、大惯性滞后、非线性时变运动过程，要求在重量的变化过程中实时的采集到当前数据，其称重精度要比静态称重时低，控制起来也更为困难。目前工业应用中，普遍采用称重传感器或者集成的称重模块来实时测重，转换后的数据信号交由后级控制器处理。这就要求输出数据快速稳定地变化，这样才能准确地反映出当前重量的变化情况，影响系统基础称重精度的因素就主要集中在这个环节。定量控制方面，不仅取决于所用核心控制器的性能，也与工艺流程的设计有关。由监控器件检测重量变化，将信号反馈给控制器，控制器进行相应的处理，监控器件与控制器之间应及时合理地衔接响应。此部分主要由人为因素决定，影响着系统的最终称重精度。

发明内容

自适应修正称重系统误差也就是用全自动化的方法对定重包装设备进行尾料补偿。本发明提供一种自适应修正称重系统误差的方法，以解决以往称重系统尾料处理出现上、下混合偏差时手动处理，出现偏差时自动处理的弊端。本发明采用全自动化的方式对称重系统尾料进行处理，包括上、下偏差和混合偏差两种情况。提高自动化软件硬件结合控制的灵活性，在国内化工行业更是技术领先。下面对本发明技术内容做具体说明。

一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，PLC控制器实时检测秤台自带的称重传感器的信号，当第一个物料容器灌装重量达到预选量时，则需要调节控量阀的张开角度使之变为小角度小量灌装；当灌装重量达到定重值时，则需要关闭控量阀和底阀，此时空物料容器已经灌装完成；

第二步，PLC控制器将第一个物料容器灌装完成的重量和定重值进行比较，结果记作M；

第三步，灌装第二个物料容器时，如果前一个的M值大于等于0，则当灌装重量达到定重值减去M值的差时，需要关闭控量阀和底阀；如果前一个的M值小于0，则当灌装重量达到定重值加上M值的和时，需要关闭控量阀和底阀，最终完成灌装；

第四步，重复上述第一至三步骤，PLC控制器根据N次的灌装数据进行分析得出最终需要预设的尾料值，其中灌装次数N人为确定；

第五步，按照上述第一至四步骤进行操作，灌装N个物料容器后更新一次尾料值。

进一步地，灌装十次物料容器更新一次尾料值。

进一步地，PLC控制器将第一步中灌装完成的最终重量传送到人机界面进行记录存储。

进一步地，所述第四步中，对灌装数据的分析方法如下：

A．当数据曲线显示的是上偏差时，将这N次的灌装结果取平均值，用平均值减去定重值即为平均上偏差值，然后在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上减去平均上偏差值；

B．当数据曲线显示的是下偏差时，将这N次的灌装结果取平均值，用平均值加上定重值即为平均下偏差值，然后在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上加上平均下偏差值；

C．当数据曲线显示的是上、下偏差相结合的形式时，将这N次的灌装结果去掉一个最大值，去掉一个最小值然后在取平均值，用平均值与定重值进行比较，结果记作K，若K大于0则在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上减去K值；若K小于0则在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上加上K值。

进一步地，所述第四步中，尾料值在人机界面上预设。

进一步地，灌装前，所述PLC控制器实时的采集磁感应开关和光电开关的信号，当检测到光电开关信号后，允许灌装的信号传送到灌装设备，料枪开始下降准备灌装。

进一步地，当PLC控制器检测到料枪升降的磁感应开关信号后，PLC控制器发出开始灌装操作命令，此时底阀打开，延时2秒后控量阀和总控阀同时打开，开始灌装操作。

本发明根据定重包装的自动化生产要求，分析了生产过程中可能出现的影响系统称重精度的诸多因素，从硬件和软件两方面对系统进行了优化设计，提高了系统的称重精度和控制精度，实现高精度高可靠性的称重平台。本发明具体有益效果如下：

(1)系统采用PLC作为控制核心，运行更为安全可靠，尤其适用于复杂的工业环境；控制功能更为丰富，也易于与其它设备联网组态，符合工业应用中自动化、智能化、网络化的发展方向；

(2)系统通过调节电机转速的方法控制传送管道的给料速度，既能根据物料特性的不同设置不同的进料速度，又能够根据当前的进料状态做到自适应；既避免了给料速度过快引起的料枪管道积料、末端冲量过大导致的传感器震荡等问题，又解决了称重速度和称重精度之间的矛盾；

(3)系统通过调节进料口控量阀的张开角度的大小来控制物料的流速，既可根据当前称重情况调节进料速度，又可以通过总控阀做到定点定量控制；这样，不仅避免了称重后期的过快干扰，使传感器工作在近似静态状态，又减少了关断延迟时的滞后余量，提高了系统的整体称重精度；

(4)系统软件编程方面采用了多种控制算法相结合的控制策略，除传统的PID控制算法外，还根据本系统的运行特性，采用了带自修正因子的模糊控制算法；两种控制方式相结合，既提高了系统的动态响应性能，又减少了系统接近稳态时的静态误差，还增强了系统的稳定性；

(5)系统采用触摸屏（HMI）作为人机界面，用于远程监控，并设计了良好的操作界面以供用户使用；同时，系统还具备现场控制柜操作模式，以进行现场调试运行；这样，系统的操作方式更为灵活方便，具有更好的扩展性能以及应用范围；

(6)系统设计了丰富的控制功能，以提高系统的操作性能和应用价值；如系统运行初期可以手动或自动控制尾料值的输入；称重传感器性能测试功能；灌装物料的重量值上传；程序模块化的设计方式；各种故障报警提示等。

附图说明

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

本发明提供了一种自适应修正称重系统误差的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面以本领域常见的灌装物料桶为例，对本发明做详细说明。

一种自适应修正称重系统误差的方法，包括如下步骤。

PLC实时的采集磁感应开关和光电开关的信号，当检测到光电开关信号后，说明空桶已经到位，可以进行灌装操作了。PLC控制器会将允许灌装的信号传送到灌装设备。此时料枪开始下降准备灌装。

当PLC检测到料枪升降的磁感应开关信号后，说明料枪已经下降到位，PLC发出开始灌装操作命令。此时底阀打开，延时2秒后控量阀和总控阀同时打开，开始灌装操作。

灌装过程中，PLC控制器会实时检测秤台自带的称重传感器的信号，当灌装重量达到预选量（预先设置好的定值10kg）时，则需要调节控量阀的张开角度使之变为小角度小量灌装；当灌装重量达到定重值200kg时，则需要关闭控量阀和底阀。此时空桶已经灌装完成，经由出桶辊道传输出去。

所述称重传感器为1个或4个。

PLC控制器将第3步中灌装完成的最终重量传送到HMI人机界面进行记录存储。并实时显示当前桶的灌装重量供用户观看。

PLC控制器需要将第一桶灌装完成的重量和定重值进行比较，结果记作M。

灌装第二桶时，第3步中，关闭控量阀和底阀的条件与前一桶的M值有关系，如果前一桶的M值大于等于0，则当灌装重量达到定重值200kg减去M值的差时，需要关闭控量阀和底阀；如果前一桶的M值小于0，则当灌装重量达到定重值200kg加上M值的和时，需要关闭控量阀和底阀。

重复进行上述步骤的操作，PLC控制器根据这十次的灌装数据进行分析得出最终需要在HMI人机界面上预设的尾料值，分析结果如下：

（1）如果数据曲线显示的是上偏差，则将这十次的灌装结果取平均值，用平均值减去定重值即为平均上偏差值，然后在上位机（PC机）上重新设置灌装的尾料值；新的尾料值需要在定重值的基础上减去平均上偏差值；

（2）如果数据曲线显示的是下偏差，则将这十次的灌装结果取平均值，用平均值加上定重值即为平均下偏差值，然后在上位机（PC机）上重新设置灌装的尾料值；新的尾料值需要在定重值的基础上加上平均下偏差值；

（3）如果数据曲线显示的是上、下偏差相结合的形式，则将这十次的灌装结果去掉一个最大值，去掉一个最小值然后在取平均值。用平均值与定重值进行比较，结果记作K，若K大于0则在上位机（PC机）上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上减去K值；若K小于0则在上位机（PC机）上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上加上K值。

按照上述步进行操作，十桶更新一次尾料值。

Claims (7)

1.一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，PLC控制器实时检测秤台自带的称重传感器的信号，当第一个物料容器灌装重量达到预选量时，则需要调节控量阀的张开角度使之变为小角度小量灌装；当灌装重量达到定重值时，则需要关闭控量阀和底阀，此时空物料容器已经灌装完成；

第二步，PLC控制器将第一个物料容器灌装完成的重量和定重值进行比较，结果记作M；

第三步，灌装第二个物料容器时，如果前一个的M值大于等于0，则当灌装重量达到定重值减去M值的差时，需要关闭控量阀和底阀；如果前一个的M值小于0，则当灌装重量达到定重值加上M值的和时，需要关闭控量阀和底阀，最终完成灌装；

第四步，重复上述第一至三步骤，PLC控制器根据N次的灌装数据进行分析得出最终需要预设的尾料值，其中灌装次数N人为确定；

第五步，按照上述第一至四步骤进行操作，灌装N个物料容器后更新一次尾料值。

2.根据权利要去1所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，灌装十次物料容器更新一次尾料值。

3.根据权利要去1所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，PLC控制器将第一步中灌装完成的最终重量传送到人机界面进行记录存储。

4.根据权利要去1所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，所述第四步中，对灌装数据的分析方法如下：

A．当数据曲线显示的是上偏差时，将这N次的灌装结果取平均值，用平均值减去定重值即为平均上偏差值，然后在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上减去平均上偏差值；

B．当数据曲线显示的是下偏差时，将这N次的灌装结果取平均值，用平均值加上定重值即为平均下偏差值，然后在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上加上平均下偏差值；

C．当数据曲线显示的是上、下偏差相结合的形式时，将这N次的灌装结果去掉一个最大值，去掉一个最小值然后在取平均值，用平均值与定重值进行比较，结果记作K，若K大于0则在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上减去K值；若K小于0则在PC机上重新设置灌装的尾料值，新的尾料值需要在定重值的基础上加上K值。

5.根据权利要去1所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，所述第四步中，尾料值在人机界面上预设。

6.根据权利要去1所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，灌装前，所述PLC控制器实时的采集磁感应开关和光电开关的信号，当检测到光电开关信号后，允许灌装的信号传送到灌装设备，料枪开始下降准备灌装。

7.根据权利要去6所述的一种自适应修正称重系统误差的方法，其特征在于，当PLC控制器检测到料枪升降的磁感应开关信号后，PLC控制器发出开始灌装操作命令，此时底阀打开，延时2秒后控量阀和总控阀同时打开，开始灌装操作。