CN105841783A - 物料计量装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物料计量装置及其控制方法。物料计量装置包括：储料仓，具有出料口；出料调节阀，设置在出料口处以控制出料口的开闭；计量单元，设置在出料调节阀的下方，用于接收从储料仓落下的物料，并实时检测计量单元接收的物料的重量；控制单元，分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度。根据本发明，可以在保证出料速度的同时确保计量精度。

Description

物料计量装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及计量领域，具体而言，涉及一种物料计量装置及其控制方法。

背景技术

干砂等物料是干混砂浆生产线中不可缺少的原材料，由于干砂具有流动性好、磨损度强的特点，在干混砂浆行业中对干砂的投料及计量控制一直存在计量精度不高、对设备磨损度严重的问题。

现有技术中，常采用由溜管和作为出料调节阀的蝶阀组成的物料计量装置，由于其成本较低，能够满足普通砂浆中对砂料的精度要求，但是由于计量精度不高，特殊砂浆行业无法使用；或者采用螺旋变频，其特点是计量精度高、砂子对螺旋的磨损严重、经济投入大；插板阀也是经常使用的一种出料调节阀，但是现有的插板阀的控制方式受接近开关的位置的影响，存在很多问题，比如需要根据砂料的粒径及流动性随时更换接近开关(限位)的位置，以确保计量的准确度。

综上所述，现有的物料计量装置和控制方法存在的缺陷为：出料量和落差很难控制，导致计量精度差，计量波动大；或者，计量精度有所提升，但计量效率及工作效率较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种物料计量装置及其控制方法，该物料计量装置的称量速度较快且计量精度较高。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种物料计量装置，包括：储料仓，具有出料口；出料调节阀，设置在出料口处以控制出料口的开闭；计量单元，设置在出料调节阀的下方，用于接收从储料仓落下的物料，并实时检测计量单元接收的物料的重量；控制单元，分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度。

进一步地，控制单元在计量单元的检测结果达到预设值前控制出料口保持全开，控制单元在计量单元的检测结果达到预设值后线性控制出料口的开度。

进一步地，出料调节阀为插板阀。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于物料计量装置的控制方法，控制方法对前述的物料计量装置进行控制，控制方法包括下述步骤：S10：判断是否需要对物料计量装置的出料口的开度进行线性调节；S20：在出料过程的第一预设时间段内，控制出料口的开度与物料的剩余计量值成线性比例关系，其中，物料的剩余计量值为第一预设值P1与已计量物料的重量的差值，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值。

进一步地，在步骤S10之前，控制方法还包括以下步骤：S00：控制出料调节阀使出料口保持完全打开状态出料，并获取物料的重量。

进一步地，步骤S10包括以下步骤：S11：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行步骤S20；如果否，则重复执行步骤S00，其中，第二预设值P2小于第一预设值P1。

进一步地，步骤S10包括以下步骤：S11’：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第三预设值P3，如果是，则控制出料调节阀关闭部分出料口，如果否，则重复执行步骤S00；S12’：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行步骤S20；如果否，则重复执行步骤S11’，其中，第二预设值P2小于第一预设值P1，第三预设值P3小于第二预设值P2。

进一步地，在步骤S20之后，控制方法还包括以下步骤：S30：判断物料的重量是否大于等于第一预设值P1，如果否，则重复执行步骤S20，如果是，则控制出料调节阀完全关闭出料口。

进一步地，在步骤S20中，控制出料口的开度与物料的剩余计量值成线性比例关系根据下述公式确定，T1/(T1-T2)＝D1/(P-P0)/Δt其中，T1表示出料口的全开开度，T2表示出料口的当前关闭量，T1-T2表示出料口的剩余开度，D1表示出料口处于全开状态时单位时间内增加的物料的重量，P0为上一个计量时刻结束时计量的物料的实际重量值，P为当前计量时刻已计量的物料的实际重量值，Δt为出料口由上一个计量时刻结束时对应的出料口开度运动至当前计量时刻结束时对应的出料口开度所需要的时间。

应用本发明的技术方案，物料计量装置包括具有出料口的储料仓、设置在出料口处以控制出料口的开闭的出料调节阀、设置在出料调节阀的下方的计量单元和控制单元，其中计量单元用于接收从储料仓落下的物料并实时检测计量单元接收的物料的重量；控制单元分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度。上述设置中，通过控制出料口的关闭过程是线性连续的，可以同时兼顾计量速度和称量精度，提高工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的物料计量装置的控制方法的实施例的流程示意图；以及

图2示出了根据本发明的物料计量装置的控制方法的替代实施例的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明及本发明的实施例中，物料指的是砂子，当然，在本发明未给出的其他实施例中，该物料计量装置和控制方法也可以适用于其他流动性好的颗粒型物料。

本发明及本发明的实施例中，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值，第二预设值P2可以为精称重量值，且第一预设值P1大于第二预设值P2。

本发明实施例提供了一种物料计量装置。物料计量装置包括具有出料口的储料仓、设置在出料口处以控制出料口的开闭的出料调节阀、设置在出料调节阀的下方的计量单元和控制单元。其中，计量单元用于接收从储料仓落下的物料，并实时检测计量单元接收的物料的重量；控制单元分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度。

上述设置中，利用控制单元分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度，可以在保证物料的出料速度以及计量速度的同时来提高计量的精度。

本发明实施例中，控制单元在计量单元的检测结果达到预设值前控制出料口保持全开，控制单元在计量单元的检测结果达到预设值后线性控制出料口的开度。

上述设置中，在计量单元的检测结果达到预设值前控制出料口保持全开，可以提高出料速度，在计量单元的检测结果达到预设值后线性控制出料口的开度，即控制出料口的关闭过程是线性连续的，可以有效提高计量效率和保证计量精度。

本发明的实施例中，出料调节阀为插板阀。通过上述设置，可以利用插板阀线性控制出料口的开度，即控制出料口的关闭过程是线性连续的，可以有效提高计量效率和保证计量精度。

具体地，插板阀的开启通过第一气控阀来控制，插板阀的关闭通过第二气控阀来控制。

如图1所示，本发明实施例还提供了一种用于物料计量装置的控制方法，控制方法对前述的物料计量装置进行控制，控制方法包括下述步骤：

S10：判断是否需要对物料计量装置的出料口的开度进行线性调节；

S20：在出料过程的第一预设时间段内，控制出料口的开度与物料的剩余计量值成线性比例关系，其中，物料的剩余计量值为第一预设值P1与已计量物料的重量的差值，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值。

通过上述设置，通过线性控制出料口的开度，即控制出料口的关闭过程是线性连续的，可以有效提高计量效率和保证计量精度。需要说明的是，对物料计量装置的出料口的开度进行线性调节即为线性控制出料口的开度。该线性控制指的是物料的剩余计量值越大，出料口的开度越大，物料的剩余计量值越小，出料口的开度越小。即出料口的开度的大小与物料的剩余计量值之间呈线性比例关系。

如图1所示，本发明实施例中，在步骤S10之前，控制方法还包括以下步骤：

S00：控制出料调节阀使出料口保持完全打开状态出料，并获取物料的重量。

如图1所示，本发明实施例中，步骤S10包括以下步骤：

S11：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行步骤S20；如果否，则重复执行步骤S00，其中，第二预设值P2小于第一预设值P1。

如图1所示，本发明实施例中，在步骤S20之后，控制方法还包括以下步骤：

S30：判断物料的重量是否大于等于第一预设值P1，如果否，则重复执行步骤S20，如果是，则控制出料调节阀完全关闭出料口。

利用上述的控制方法，在物料的重量达到第二预设值P2(精称重量值)前，控制出料口保持全开以确保出料速度，在物料的重量达到第二预设值P2(精称重量值)后，控制出料口的开度与剩余计量值(即第一预设值P1与已计量物料的重量的差值)成线性关系，即使出料口的关闭过程是一个持续的线性的过程，当剩余计量值越来越接近于零时，则出料口也越来越接近完全关闭，这样可以实现在完全关闭出料口的时候所产生的落差几乎为零。

如图1所示，本发明实施例的控制方法的原理为：首先，给定第一预设值P1和第二预设值P2，其中，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值，第二预设值P2为精称重量值，启动物料计量装置，此时，控制出料调节阀使出料口保持完全打开状态出料，并通过计量单元获取物料的重量；控制单元将物料的重量与第二预设值P2进行比较，判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果否，则保持出料口以完全打开状态出料，如果是，则控制出料调节阀使出料口的开度与物料的剩余计量值(即第一预设值P1与已计量物料的重量的差值)成线性比例关系；然后，随着出料的进行，在控制出料调节阀使出料口的开度与第一预设值P1与已计量物料的重量的差值(即剩余计量值)成线性比例关系的步骤中，控制单元将物料的重量与第一预设值P1进行比较，判断物料的重量是否大于等于第一预设值P1，如果否，则继续线性控制出料口的开度；如果是，则计量结束，此时出料口处于完全关闭状态。

具体地，在本发明的实施例中，控制过程可以用下述过程表示：

1)设T1代表插板阀的全开开度。插板阀从全开开度至完全关闭所需要的时间为t1，开度与时间具有一定的对应关系；

2)设T2为插板阀的当前关闭量，则插板阀的当前开度为T1-T2；

3)在关闭插板阀的过程中需要给第二气控阀通电，且每接通第二气控阀一定的时间，插板阀则相应的关闭一定的开度，且停止第二气控阀的供电则插板阀处于保持状态，即保持当前的开度，设插板阀开度的变化量为ΔT，对应于该开度变化量ΔT的时间变化量为Δt，Δt为出料口由上一个采样计量时刻结束时对应的出料口开度运动至当前计量时刻结束时对应的出料口开度所需要的时间，也即为当前需接通第二气控阀的时间；

4)设T3为上一个计量时刻插板阀的关闭量；

5)则ΔT表示为ΔT＝T2-T3(当前关闭量减去前一个关闭量)；

6)设插板阀全开开度时单位时间内增加的砂子重量为D1(即为砂子的流速)；

7)剩余砂子的重量可以表示为：P1-P，其中，P1为要计量的砂子的重量的标准值，P为当前计量时刻已计量的砂子的实际重量；

8)当前砂子的流速可以表示为：(P-P0)/Δt(当前计量时刻已计量的物料的实际重量值减去上一个计量时刻结束时的物料的实际重量值，再除以当前需接通第二气控阀的时间)，其中，P0为上一个采样周期结束时计量的砂子的实际重量值。

则插板阀的剩余开度与砂子的剩余计量值有如下关系：

T1/(T1-T2)＝D1/(P-P0)/Δt(1)

Δt即为当前需接通第二气控阀的时间

经换算，公式(1)变形为下述公式T2＝T1[1-(P-P0)/(D1×Δt)]

在计量的过程中，P0越来越接近P，则T2越来越接近T1，则T3越来越接近T2，Δt也越来越接近0，直到最后完全关闭。整个精称过程结束。

如图2所示，在本发明未给出的替代实施例中，还提供了一种控制方法。其中，第三预设值P3小于第二预设值P2。

在本发明未给出的替代实施例中，控制方法对前述的物料计量装置进行控制，控制方法包括下述步骤：

S10：判断是否需要对物料计量装置的出料口的开度进行线性调节；

S20：在出料过程的第一预设时间段内，控制出料口的开度与物料的剩余计量值成线性比例关系，其中，物料的剩余计量值为第一预设值P1与已计量物料的重量的差值，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值。

在本发明未给出的替代实施例中，在步骤S10之前，控制方法还包括以下步骤：

S00：控制出料调节阀使出料口保持完全打开状态出料，并获取物料的重量。

上述设置中，通过步骤S00可以先大开度保证物料的出料速度，通过步骤S20可以在确保计量速度的同时使计量的精度较高。

如图2所示，本发明的替代实施例中，步骤S10包括以下步骤：

S11’：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第三预设值P3，如果是，则控制出料调节阀关闭部分出料口，如果否，则重复执行步骤S00；

S12’：判断计量单元获取的物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行步骤S20；如果否，则重复执行步骤S11’，其中，第二预设值P2小于第一预设值P1，第三预设值P3小于第二预设值P2。

具体地，本发明的替代实施例中，第三预设值P3可以是粗称重量值，关闭部分出料口可以是关闭二分之一的出料口，也可以是关闭三分之一的出料口，操作者可以根据实际情况具体确定。

如图2所示，本发明的替代实施例中，在步骤S20之后，控制方法还包括以下步骤：

S30：判断物料的重量是否大于等于第一预设值P1，如果否，则重复执行步骤S20，如果是，则控制出料调节阀完全关闭出料口。

通过上述的控制方法可同时保证出料速度和出料精度，即保证了较高的工作效率和计量及高度。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：物料计量装置包括：储料仓，具有出料口；出料调节阀，设置在出料口处以控制出料口的开闭；计量单元，设置在出料调节阀的下方，用于接收从储料仓落下的物料，并实时检测计量单元接收的物料的重量；控制单元，分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度；上述设置中，利用控制单元分别与出料调节阀和计量单元连接以根据计量单元反馈的检测结果线性控制出料口的开度，可以在保证物料的出料速度以及计量速度的同时来提高计量的精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种物料计量装置，其特征在于，包括：

储料仓，具有出料口；

出料调节阀，设置在所述出料口处以控制所述出料口的开闭；

计量单元，设置在所述出料调节阀的下方，用于接收从所述储料仓落下的物料，并实时检测所述计量单元接收的所述物料的重量；

控制单元，分别与所述出料调节阀和所述计量单元连接以根据所述计量单元反馈的检测结果线性控制所述出料口的开度。

2.根据权利要求1所述的物料计量装置，其特征在于，所述控制单元在所述计量单元的检测结果达到预设值前控制所述出料口保持全开，所述控制单元在所述计量单元的检测结果达到预设值后线性控制所述出料口的开度。

3.根据权利要求1所述的物料计量装置，其特征在于，所述出料调节阀为插板阀。

4.一种用于物料计量装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法对根据权利要求1至3中任一项所述的物料计量装置进行控制，所述控制方法包括下述步骤：

S10：判断是否需要对物料计量装置的出料口的开度进行线性调节；

S20：在出料过程的第一预设时间段内，控制所述出料口的开度与所述物料的剩余计量值成线性比例关系，其中，所述物料的剩余计量值为第一预设值P1与已计量物料的重量的差值，第一预设值P1为要计量的物料的重量的标准值。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S10之前，所述控制方法还包括以下步骤：

S00：控制所述出料调节阀使所述出料口保持完全打开状态出料，并获取所述物料的重量。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S10包括以下步骤：

S11：判断所述计量单元获取的所述物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行所述步骤S20；如果否，则重复执行所述步骤S00，其中，所述第二预设值P2小于所述第一预设值P1。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S10包括以下步骤：

S11’：判断所述计量单元获取的所述物料的重量是否大于等于第三预设值P3，如果是，则控制所述出料调节阀关闭部分所述出料口，如果否，则重复执行所述步骤S00；

S12’：判断所述计量单元获取的所述物料的重量是否大于等于第二预设值P2，如果是，则重复执行所述步骤S20；如果否，则重复执行所述步骤S11’，其中，所述第二预设值P2小于所述第一预设值P1，所述第三预设值P3小于所述第二预设值P2。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S20之后，所述控制方法还包括以下步骤：

S30：判断所述物料的重量是否大于等于第一预设值P1，如果否，则重复执行所述步骤S20，如果是，则控制所述出料调节阀完全关闭所述出料口。

9.根据权利要求4至7中任一项所述的控制方法，其特征在于，在所述步骤S20中，控制所述出料口的开度与所述物料的剩余计量值成线性比例关系根据下述公式确定，

T1/(T1-T2)＝D1/(P-P0)/Δt

其中，T1表示出料口的全开开度，T2表示出料口的当前关闭量，T1-T2表示出料口的剩余开度，D1表示出料口处于全开状态时单位时间内增加的物料的重量，P0为上一个计量时刻结束时计量的物料的实际重量值，P为当前计量时刻已计量的所述物料的实际重量值，Δt为出料口由上一个计量时刻结束时对应的出料口开度运动至当前计量时刻结束时对应的出料口开度所需要的时间。