自动计量秤模拟控制系统分析

    0　引言

    自动计量秤可根据对物料称重的设定值进行在线计量、包装等,从而完成大规摸自动化生产任务。系统的可靠性、计量精度和速度是衡量自动计量称的重要指标。而精度和速度往往是相互制约的两个指标,如何保证系统的可靠性和精度的前提下,提高计量速度是实现高性能自动计量称的关键。目前,国外一些发达国家的计量称生产厂家已生产出智能化、摸块化、系列化产品。大庆乙烯成品包装线采用的是引进德国的自动计量包装称。由于其包装速度快(20吨/小时)、精度高(≤±50克,称重值设定为25公斤),本着引进国外先进技术,消化吸收为原则,我们对该自动生产线进行了技术改造,并新增加了一条自动生产线。首先对电控部分的摸拟控制系统进行了分析,由于该板元器件较多,有些器件国内难以购买,为此又对偏差调节电路进行了重新设计及部分元件的替换;同时考虑到该板的电源对差动电路的影响,为提高可靠性去除高频干扰和共摸干扰,将差动放大电路与电源隔开,形成独立的摸块。

    1　系统的工作原理

    1.1　系统的组成

    自动计量秤控制系统主要由储料箱、料斗、称重传感器、粗调、精调送料气动阀、排料气动阀以及微控制器、时间卡、摸拟控制板、PLC等控制部分组成。

    1.2　基本控制原理

    首先对称重值进行设定作为系统的给定值,料斗的实际重量通过桥式称重传感器经差动放大电路、零点补偿、滤波后作为反馈值,给定值与反馈值之差作为偏差值送到粗调、精调调节器,经PLC来分别控制粗调、精调送料气动阀,从而达到对进料的控制。在计量开始时,根据偏差值首先打开粗调、精调送料阀,接着关闭粗调送料阀,进行精调节,当偏差值为零时,关闭精调送料阀,计量结束,最后由微控制器发出套袋、放料等信号送到PLC,并控制相应的执行机构。由于每次实际称重值与设定值存在一定误差,偏差调节器在每次计量结束后给出误差状态信号(减、好、加)送给时间卡作为下次精调控制,从而保证每次计量的误差在允许的范围内。

    2　模拟控制系统主要电路分析

    从摸拟控制系统所完成的功能上看主要由电源部分、传感器信号放大部分、计量调节部分、自校控制部分及输出接口等部分组成。在此我们主要对差动放大电路、偏差调节电路进行了分析。为了分析方便,对部分电路进行了简化。

    图1为差动放大电路主要部分,力臂式桥型传感器输出的毫伏级电压Va,Vd(7-11mV)经LC滤波后送到由B8,B9,B10,B11构成的高输入阻抗差动比例放大电路进行放大,其输出电压为:

取:R₂₄=R₂₇=R₃₄=R₂9=47.5K,R₂₅=R₂₈=3.32K,R₂₆=4.75K,则: