CN108319214A - 一种失重秤的控制方法、装置及系统 - Google Patents

一种失重秤的控制方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及食品配料设备控制技术领域，具体公开了一种失重秤的控制方法，其中，所述失重秤的控制方法包括：实时采集失重秤的当前净重值；根据所述当前净重值、设定出料流量以及逐差法公式进行减误差计算得到当前实际出料流量；根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。本发明还公开了一种失重秤的控制装置及系统。本发明提供的失重秤的控制方法具有精度高且成本低的优势。

Description

一种失重秤的控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及食品配料设备控制技术领域，尤其涉及一种失重秤的控制方法、失重秤的控制装置及包括该失重秤的控制装置的失重秤的控制系统。
背景技术
在面粉、食品、化工等行业中，经常会有连续不断的生产或配料情况，此时如果需要添加辅料进行配料或加入添加剂，就不能按照传统的以批次配粉的设备进行配料，而是需要连续不断配料的失重秤。
当前实现有两种方法：一是根据配料秤的额定出料流量，从而由目标出料流量计算出理论上的输出频率。这种方法稳定，简单易操作，但误差太大，并且每改变一次添加物就需重新计算一次理论输出频率；二是由失重仪表实现。该方法技术成熟，性能也比较稳定，只是高精度的失重秤仪表价格太高，对成本的要求比较高。
因此，如何提供一种精度高且成本低的配料方式成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种失重秤的控制方法、失重秤的控制装置及包括该失重秤的控制装置的失重秤的控制系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种失重秤的控制方法，其中，所述失重秤的控制方法包括：
实时采集失重秤的当前净重值；
根据所述当前净重值、设定出料流量以及逐差法公式进行减误差计算得到当前实际出料流量；
根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
优选地，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率包括：
将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
设置所述失重秤的上限值和下限值；
判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
优选地，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率还包括：
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，发出报警信号，且直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值时停止报警。
优选地，所述失重秤的控制方法还包括在所述实时采集失重秤的当前净重值步骤前进行的：
校正所述失重秤。
作为本发明的第二个方面，提供一种失重秤的控制装置，其中，所述失重秤的控制装置包括：
采集模块，所述采集模块用于实时采集失重秤的当前净重值；
计算模块，所述计算模块用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
调节模块，所述调节模块用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
优选地，所述调节模块包括：
设定单元，所述设定单元用于将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
输出单元，所述输出单元用于通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
判断单元，所述判断单元用于判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
停止单元，所述停止单元用于若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持单元，所述保持单元用于保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
作为本发明的第三个方面，提供一种失重秤的控制系统，其特征在于，所述失重秤的控制系统包括称重传感器、电机、变频器和前文所述的失重秤的控制装置，
所述称重传感器能够与失重秤连接，且与所述失重秤的控制装置连接，所述称重传感器能够采集失重秤的当前净重值信号，并能够将采集到的当前净重值信号发送至所述失重秤的控制装置；
所述失重秤的控制装置与所述变频器连接，所述失重秤的控制装置能够将得到的输出频率发送至所述变频器；
所述变频器与所述电机连接，所述变频器能够根据所述输出频率控制所述电机的转速；
所述电机能够与所述失重秤连接，所述电机能够通过所述电机的转速控制所述失重秤的出料流量。
优选地，所述失重秤的控制系统还包括称重模块，所述称重模块分别与所述称重传感器和所述失重秤的控制装置连接，所述称重模块能够将所述当前净重值信号转化为当前净重值数据。
优选地，所述失重秤的控制系统还包括通信模块，所述通信模块分别与所述称重模块和所述失重秤的控制装置连接，所述失重秤的控制装置能够通过所述通信模块与所述称重模块连接。
优选地，所述失重秤的控制装置包括PLC控制器。
本发明提供的失重秤的控制方法，能够通过采集失重秤的当前净重值，并根据当前净重值进行减误差计算，然后再根据PID调节得到变频器所需的输出频率，这种失重秤的控制方法具有精度高且成本低的优势，失重秤在实际实验检测中，达到了满意的技术效果，经现场测试，流量在15秒之内就能把流量整定完成，使物料稳定均匀排出，设备流量范围为10kg/h-25kg/h，在标准的流量范围内，误差均小于±50g/h，操作简单、喂料均匀、精度准确，可以满足面粉厂、食品厂及其它粉类行业对连续供料的要求。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的失重秤的控制方法的流程图。
图2为本发明提供的失重秤的控制装置的结构示意图。
图3为本发明提供的失重秤的控制系统的结构示意图。
图4为本发明提供的失重秤的控制系统的具体实施方式的结构示意图。
图5为本发明提供的失重秤的控制系统的框架图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种失重秤的控制方法，其中，如图1所示，所述失重秤的控制方法包括：
S110、实时采集失重秤的当前净重值；
S120、根据所述当前净重值、设定出料流量以及逐差法公式进行减误差计算得到当前实际出料流量；
S130、根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
本发明提供的失重秤的控制方法，能够通过采集失重秤的当前净重值，并根据当前净重值进行减误差计算，然后再根据PID调节得到变频器所需的输出频率，这种失重秤的控制方法具有精度高且成本低的优势，失重秤在实际实验检测中，达到了满意的技术效果，经现场测试，流量在15秒之内就能把流量整定完成，使物料稳定均匀排出，设备流量范围为10kg/h-25kg/h，在标准的流量范围内，误差均小于±50g/h，操作简单、喂料均匀、精度准确，可以满足面粉厂、食品厂及其它粉类行业对连续供料的要求。
具体地，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率包括：
将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
设置所述失重秤的上限值和下限值；
判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
具体地，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率还包括：
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，发出报警信号，且直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值时停止报警。
具体地，为了实现对失重秤的校准，所述失重秤的控制方法还包括在所述实时采集失重秤的当前净重值步骤前进行的：
校正所述失重秤。
本发明提供的失重秤的控制方法，具体包括以下步骤：（1）上电程序初始化，读取失重秤当前的净重值；（2）输入设定流量后算出理论每秒流量，用特定的取样方式和计算公式计算出当前实际的流量；（3）流量采用PID方式调节，将理论流量和实际流量分别设为设定值和输入值，通过PID调节出输出值，即为传输给变频器的频率；（4）设置失重秤的上限值和下限值，当秤里物料低于下限值时，停止PID调节，采用当前频率持续输出，直到加料至上限值并且重量稳定后继续采用PID调节；（5）特殊的报警方式，当物料重量低于下限值时报警，提醒操作员加料或自动加料，加到上限值时停止报警，自动停止加料；（6）精简的校秤模式，将校秤功能整合在组态软件里，在中控室就可以完成校秤动作。
作为本发明的第二个方面，提供一种失重秤的控制装置，其中，如图2所示，所述失重秤的控制装置10包括：
采集模块110，所述采集模块110用于实时采集失重秤的当前净重值；
计算模块120，所述计算模块120用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
调节模块130，所述调节模块130用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
本发明提供的失重秤的控制装置，能够通过采集失重秤的当前净重值，并根据当前净重值进行减误差计算，然后再根据PID调节得到变频器所需的输出频率，这种失重秤的控制装置具有精度高且成本低的优势，失重秤在实际实验检测中，达到了满意的技术效果，经现场测试，流量在15秒之内就能把流量整定完成，使物料稳定均匀排出，设备流量范围为10kg/h-25kg/h，在标准的流量范围内，误差均小于±50g/h，操作简单、喂料均匀、精度准确，可以满足面粉厂、食品厂及其它粉类行业对连续供料的要求。
具体地，所述调节模块130包括：
设定单元，所述设定单元用于将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
输出单元，所述输出单元用于通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
判断单元，所述判断单元用于判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
停止单元，所述停止单元用于若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持单元，所述保持单元用于保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
具体地，所述失重秤的控制装置10还包括：
转化模块，所述转化模块能够将所述输出频率转化为所述变频器能够识别的频率信号。
关于本发明提供的失重秤的控制装置的具体工作过程可以参照前文的失重秤的控制方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的第三个方面，提供一种失重秤的控制系统，其中，如图3所示，所述失重秤的控制系统1包括称重传感器20、电机30、变频器40和前文所述的失重秤的控制装置10，
所述称重传感器20能够与失重秤2连接，且与所述失重秤的控制装置10连接，所述称重传感器20能够采集失重秤2的当前净重值信号，并能够将采集到的当前净重值信号发送至所述失重秤的控制装置10；
所述失重秤的控制装置10与所述变频器40连接，所述失重秤的控制装置10能够将得到的输出频率发送至所述变频器40；
所述变频器40与所述电机30连接，所述变频器40能够根据所述输出频率控制所述电机30的转速；
所述电机30能够与所述失重秤2连接，所述电机30能够通过所述电机的转速控制所述失重秤2的出料流量。
本发明提供的失重秤的控制系统，能够通过采集失重秤的当前净重值，并根据当前净重值进行减误差计算，然后再根据PID调节得到变频器所需的输出频率，这种失重秤的控制系统具有精度高且成本低的优势，失重秤在实际实验检测中，达到了满意的技术效果，经现场测试，流量在15秒之内就能把流量整定完成，使物料稳定均匀排出，设备流量范围为10kg/h-25kg/h，在标准的流量范围内，误差均小于±50g/h，操作简单、喂料均匀、精度准确，可以满足面粉厂、食品厂及其它粉类行业对连续供料的要求。
具体地，如图4所示，所述失重秤的控制系统1还包括称重模块50，所述称重模块50分别与所述称重传感器20和所述失重秤的控制装置10连接，所述称重模块50能够将所述当前净重值信号转化为当前净重值数据。
具体地，为了实现所述失重秤的控制装置10与称重模块50的通信连接，如图4所示，所述失重秤的控制系统1还包括通信模块60，所述通信模块60分别与所述称重模块50和所述失重秤的控制装置10连接，所述失重秤的控制装置10能够通过所述通信模块60与所述称重模块50连接。
优选地，所述失重秤的控制装置10包括PLC控制器。
在该系统中，重量传感器检测物料的重量，并将重量传输给PLC。在放料时，输入设定的目标流量后，失重秤开始放料。此时由预先做好的采样程序对重量进行采样，同时经过减误差计算，由逐差法公式处理，尽量保证减小误差。得出此时的流量后，与目标流量进行PID调节，寻找出合适的PID参数，使整定快速趋于稳定。PID的输出值经过数据转化后即为变频器的频率值，经过通讯模块传输给变频器。变频器控制减速机转速变化，从而出料流量随之变化，达到实际流量动态监测与反馈的目的。
在放料时，当失重称里的物料重量低于下限值时，流量不再进行PID调节，会保持当前频率运行，同时发出警报，提醒工作人员投料或启动连锁的进料装置进行投料。加料过程中信号不消失，直至重量到达上限值。重量达到上限值并且重量稳定后开始进行PID调节，从而消除在加料过程中产生的抖动对流量调节带来的影响，控制系统框图如图5所示。
本发明提供的失重秤的控制系统，是利用现场主控室的PLC来实现，成本上只增加一个普通的称重模块。称重模块将采集的重量信息发送给PLC，由PLC来完成算法控制流量。由于这种系统没有使用仪表，在现场不用配置单独的仪表控制箱。所有控制都可以做在中控室的组态软件上，使得控制员更加方便的更改流量参数。同时可以与上层的加料装置连锁，保证不会出现空料和加料过满的现象。在保证精度和稳定性的同时，可以最大程度的减少成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种失重秤的控制方法，其特征在于，所述失重秤的控制方法包括：
实时采集失重秤的当前净重值；
根据所述当前净重值、设定出料流量以及逐差法公式进行减误差计算得到当前实际出料流量；
根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
2.根据权利要求1所述的失重秤的控制方法，其特征在于，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率包括：
将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
设置所述失重秤的上限值和下限值；
判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
3.根据权利要求2所述的失重秤的控制方法，其特征在于，所述根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率还包括：
若所述失重秤中的物料低于所述下限值，发出报警信号，且直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值时停止报警。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的失重秤的控制方法，其特征在于，所述失重秤的控制方法还包括在所述实时采集失重秤的当前净重值步骤前进行的：
校正所述失重秤。
5.一种失重秤的控制装置，其特征在于，所述失重秤的控制装置包括：
采集模块，所述采集模块用于实时采集失重秤的当前净重值；
计算模块，所述计算模块用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率；
调节模块，所述调节模块用于根据目标出料流量以及所述当前实际出料流量进行PID调节得到变频器所需的输出频率。
6.根据权利要求5所述的失重秤的控制装置，其特征在于，所述调节模块包括：
设定单元，所述设定单元用于将所述目标出料流量设为PID调节的设定值，将所述当前实际出料流量设定为PID调节的输入值；
输出单元，所述输出单元用于通过PID调节得到变频器所需的输出频率；
判断单元，所述判断单元用于判断所述失重秤中的物料是否低于下限值；
停止单元，所述停止单元用于若所述失重秤中的物料低于所述下限值，则停止所述PID调节；
保持单元，所述保持单元用于保持当前频率输出，直到所述失重秤中的物料加料到所述上限值且重量稳定后再次采用所述PID调节。
7.一种失重秤的控制系统，其特征在于，所述失重秤的控制系统包括称重传感器、电机、变频器和权利要求5或6所述的失重秤的控制装置，
所述称重传感器能够与失重秤连接，且与所述失重秤的控制装置连接，所述称重传感器能够采集失重秤的当前净重值信号，并能够将采集到的当前净重值信号发送至所述失重秤的控制装置；
所述失重秤的控制装置与所述变频器连接，所述失重秤的控制装置能够将得到的输出频率发送至所述变频器；
所述变频器与所述电机连接，所述变频器能够根据所述输出频率控制所述电机的转速；
所述电机能够与所述失重秤连接，所述电机能够通过所述电机的转速控制所述失重秤的出料流量。
8.根据权利要求7所述的失重秤的控制系统，其特征在于，所述失重秤的控制系统还包括称重模块，所述称重模块分别与所述称重传感器和所述失重秤的控制装置连接，所述称重模块能够将所述当前净重值信号转化为当前净重值数据。
9.根据权利要求8所述的失重秤的控制系统，其特征在于，所述失重秤的控制系统还包括通信模块，所述通信模块分别与所述称重模块和所述失重秤的控制装置连接，所述失重秤的控制装置能够通过所述通信模块与所述称重模块连接。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的失重秤的控制系统，其特征在于，所述失重秤的控制装置包括PLC控制器。
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