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一、引言
禽饲料、畜饲料、鱼饲料等大多数饲料都是些流动不好、易粹的粉粒状公司料，为保证控制系统精度和速度，过去用于成品包装的定量包装秤给料装置，大多采用直落式给料、双螺旋给料或双振动给料等方式。定量开始后，大小给料机同时工作，当物料重量达到大给料设定值时停止大给料，并继续保持小给料，当物料重量达到最终设定值时，关闭小给料。由于饲料具有较差的流动性以及螺旋给料或振动机械具有的惯性，再加上物料输送的不均匀，定量包装秤的动态精度很难稳定控制。基于上述问题，青岛汉威称重系统公司通过研究饲料的特性，采用变频器三级控制的方式，将双螺旋给料或双振动改为单皮带给料，这样不仅降低设备的生产成本，而且又能保证成品的完整型。
二、结构组成及技术参数
1．结构组成
目前，国内外生产的自动定量包装机，按计量斗形式主要分为有斗式和无斗式；按重量形式主要分为净重式和毛重式，但大都采用模块化设计思路。设计的样机采用无斗式毛重进行称量，主要由储料仓、皮带给料机、过渡器、截料装置、称重单元、夹袋装置、气动部分、缝包部分、成品输送部分以及电气控制单元等组成。
2．主要技术指标
设备的最大秤量为25～100kg；称量速度为6～10袋/分；称量精度为±0.5%～±1.0%；平均功耗约为5kw。
3．皮带给料机
给料部分形式较多，通常有直落式、螺旋给料、刮刀式、振动式和皮带给料等，根据物料的不同可选择不同的方式，这一部分选择是否合适直接影响到定量包装机的速度和精度。由于饲料行业工艺的特殊性，为克服采用漏斗式易堵料、螺旋或刮刀易使物料破碎、振动给料粉尘污染严重等问题，为此，在该设备中我们选用皮带给料的方式。
4．称重单元
称重部分主要由称重斗、称重传感器（多数选用富林泰克的SB8或者传力的SB，DBSL，BHB型）、称重显示控制器等组成，能够完成物料的准确计量，并能发送控制系统所需的控制信号：超、欠量信号，预置提前量信号、提前量信号、目标值信号、4～20mA模拟量信号及标准的RS232/485信号。
5．夹带接料斗
夹带部分为圆形，可保证夹袋后的密封性，并流有排气口，使袋内的粉尘及空气及时排出，该部分主要依靠气动执行元件完成其各项动作。
三、工作原理
1．控制单元的主要结构组成
控制单元主要由计量控制仪表（多数选用日本尤尼帕斯unipulse的F741C或者是托利多IND331原来的panther型号）、可编程控制器和变频器等组成。
2．工作原理
将设备置于自动工作状态，开启自动按钮，启动皮带给料机进行进行一级给料，当达到预置提前量时，称重单元发出信号，变频器切换到二级给料方式；当达到提前量时，称重单元发出信号，变频器切换到三级给料方式，当达到设定目标值时，截料斗关闭，松袋，套袋，系统自动切换到工频状态进行下一循环。
3．完成的功能
（1）用于控制该设备中喂料皮带机的启停、夹袋、松袋、三级给料控制、闸门、截料器及挡板的开启，计量的启用及成品的输送等；
（2）用于控制该设备与周边系统的连锁控制；
（3）用于检测状态传感器的工作状态；
（4）可将设备的工作情况及数据传送给上位机，并进行数据处理。
4．变频控制部分的设计
变频器的控制部分是该设备的核心，型号的选择，参数的优化设定，直接关系到设备的可靠性、稳定性、定量速度和定量准确度等。给料量的大小主要是由皮带给料机的转速决定的，即系统最终控制对象是皮带给料机。皮带给料机的转速是通过变频器来控制的，其容量的大小直接涉及到变频器的选用规格。从图2控制原理图可以看出：系统主要选用利用控制端子完成多段速度的运行控制，按操作面板的编程按钮进入编程状态，设置F02=1（运行命令由控制端子给出），F053=1、F054=1（设置X1、X2为多端频率端子），X3为变频器的正向运转选择，F058=10、F059=20、F060=50（多段频率设定值），三级给料对应的频率组合状态如下表：
X2 X1 变频器的运行频率
0 0 非多端频率运行
0 1 多段频率1
1 0 多段频率2
1 1 多段频率3
四、试验效果
该设备采用变频器多级进行控制，系统运行平稳，给料均匀，速度变换平滑，无机械冲击，对动态称重数据影响很小。主要表现在以下几个方面：（1）系统的精度高，单机运行时，精度优于±0.5%；（2）系统保护功能完善，可通过人机界面设置、修改参数，故障自诊断的结果直接显示在人机界面上，缩短了检修时间，大大提高了工作效率；（3）采用软启动方式，避免对电机的机械冲击，延长了电动机的使用寿命；（4）通过变频器自身设置的参数很容易实现过流、过压、欠压等保护；（5）设备运行稳定可靠,节能效果明显；（6）环境污染（粉尘、噪声及对电网冲击等）程度低，保护工人的身心健康。
五、结束语
采用变频器多级调速的控制方式在很多行业已有较为广泛的应用，但在定量包装秤方面国内还是较少见的，这可能得益于人们对以前的控制方式根深蒂固，随着变频器技术的快速发展，变频技术在包装行业应有较为广阔的发展空间。
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