電子皮帶秤的工作原理及校準(zhǔn)技巧

摘 要：電子皮帶秤是煙草、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)常用的計(jì)量設(shè)備，用于散狀物料的連續(xù)稱量、配比和流量控制。通過對電子皮帶秤工作原理及校準(zhǔn)技巧的分析總結(jié)，有助于設(shè)備的使用與維護(hù)。

關(guān)鍵詞：電子皮帶秤 原理 校準(zhǔn)

中圖分類號：TH715文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0059-02

煙草行業(yè)使用的電子皮帶秤是以可編程邏輯控制器控制為主要特征的散狀物料稱量和流量控制的設(shè)備，可廣泛用于煙草、化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的散狀物料的連續(xù)稱量、配比和流量控制場合。此類產(chǎn)品一般采用進(jìn)口SLC500系列PLC編程邏輯控制器，有極好的可靠性和可維護(hù)性；電機(jī)控制采用變頻器，動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)速范圍大而穩(wěn)定。整個(gè)電控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，產(chǎn)品功能易于更新和拓展。輸入/輸出信號種類多，可方便與上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)。

1 工作原理

1.1 稱量機(jī)構(gòu)

電子皮帶秤結(jié)構(gòu)上采用雙托輥稱量形式，稱量框架有高精度的十字扭簧支撐，并設(shè)有皮帶自動張緊機(jī)構(gòu)，能自動調(diào)節(jié)皮帶的張力和位置（見圖1），稱量機(jī)構(gòu)由稱量傳感器1、稱量傳感器2、十字扭簧1、十字扭簧2、稱量托輥1、稱量托輥2、標(biāo)準(zhǔn)砝碼配重錘等組成。十字扭簧為稱量支點(diǎn)，皮帶上的物料通過稱量托輥壓在壓力傳感器上，其中配重錘用來平衡稱量機(jī)構(gòu)，使皮帶在空載時(shí)有一個(gè)預(yù)壓力。

1.2 電控原理

此類型電子皮帶秤主控部件采用PLC編程控制器（PLC），其電控功能框圖見圖2。PLC由CPU模塊、I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、AD/DA模塊和掃描器模塊組成。CPU用于主程序控制，一個(gè)16點(diǎn)的數(shù)字輸入模塊和一個(gè)16點(diǎn)的數(shù)字輸出模塊，它們擔(dān)負(fù)著整個(gè)電子皮帶秤的數(shù)字量輸入和輸出控制以及提供與外部聯(lián)機(jī)時(shí)所需的輸入和輸出信號。2路16位的模擬量輸入各和2路模擬輸出模塊NI04I中的A/D用作重量采樣，D/A用于變頻調(diào)速控制和當(dāng)前瞬時(shí)流量輸出4-20mA電流信號。重量信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號送至NI04I；經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后的速度調(diào)節(jié)信號由NI04I送至變頻器；來自速度編碼器的編碼脈沖送入高速計(jì)數(shù)器經(jīng)PLC運(yùn)算得到皮帶的運(yùn)行速度。

變頻調(diào)速控制見圖3。PLC D/A模塊輸出4-20mA電流，流經(jīng)500歐姆負(fù)載電阻產(chǎn)生0-10V電壓，在PLC自動控制方式下，該電壓控制著變頻器輸出頻率，輸出頻率越大，交流電機(jī)轉(zhuǎn)速越大，反之越小。

1.3 公斤脈沖

由PLC Q3/4輸出。電子皮帶秤每次累積滿一公斤時(shí)輸出一個(gè)脈沖，脈沖寬度≤150ms。外設(shè)定流量信號送入PLC NI04I模塊，流量外設(shè)定電流與流量設(shè)定值，工藝流量之間關(guān)系見下式：

流量設(shè)定值[Kg/h]=

I：流量外設(shè)定電流 單位mA

當(dāng)I=4mA時(shí)，流量設(shè)定值=0

當(dāng)I=20mA時(shí)，流量設(shè)定值=最大流量值

1.4 瞬時(shí)流量輸出

4-20mA由PLC的NI04I模塊輸出，瞬時(shí)流量電流值與最大流量值和瞬時(shí)流量值有如下關(guān)系：

瞬時(shí)流量電流[mA]=

當(dāng)瞬時(shí)流量值=0時(shí) 瞬時(shí)流量電流=4 mA

瞬時(shí)流量電流=最大流量值時(shí) 瞬時(shí)流量電流=20 mA

2 校準(zhǔn)技巧

基本校準(zhǔn)重量即校準(zhǔn)時(shí)所需在皮帶上投放的最小累積實(shí)物量。

根據(jù)國標(biāo)0.5級秤要求，先確定被校皮帶秤最大流量的50%、90%左右校準(zhǔn)點(diǎn)上的基本校準(zhǔn)量，在工藝流量點(diǎn)上的基本累計(jì)校準(zhǔn)量應(yīng)大于等于被校皮帶秤累計(jì)指示器的最小分度值與被校皮帶秤校準(zhǔn)時(shí)的最大允許誤差之比的2倍值。即：

W≥

式中：W—— 校準(zhǔn)點(diǎn)上的基本累計(jì)校準(zhǔn)量；

a—— 被校皮帶秤校準(zhǔn)時(shí)的最大允許誤差；

R—— 被校皮帶秤累計(jì)指示器的最小分度值。

手動重物校準(zhǔn) 在校準(zhǔn)參數(shù)畫面，如果不要計(jì)算新K值，按“否”，返回校準(zhǔn)菜單，不保存當(dāng)前參數(shù)。要計(jì)算新K值，按“是”鍵，保存當(dāng)前參數(shù)，然后進(jìn)入校準(zhǔn)結(jié)果畫面。系統(tǒng)用回歸分析法算出新K值，同時(shí)推算出校準(zhǔn)的基本誤差：

基本誤差δ=（累計(jì)重量-校準(zhǔn)重量）/校準(zhǔn)重量×100%

K值計(jì)算完畢后，接受新K值，按“是”鍵，更新K值，清除表中參數(shù)。K值范圍為0.5541～15.6199，若新K值超出此范圍，則彈出“K值超范圍”報(bào)警畫面。

校零：校秤的作用是校準(zhǔn)皮帶秤的零點(diǎn)和稱量準(zhǔn)確性（準(zhǔn)點(diǎn)）。由于電子皮帶稱是一種動態(tài)稱量設(shè)備，環(huán)境、皮帶等因素變化會影響稱量精度，因此需要定時(shí)進(jìn)行校秤。校秤包括校零和校重。

校零的作用是校準(zhǔn)皮帶秤的零點(diǎn)。零位值是當(dāng)皮帶秤稱量區(qū)無料的情況下，將皮帶分成若干段，皮帶運(yùn)行一圈PLC所記錄的各段的重量信號存于相應(yīng)的存儲單元，同時(shí)計(jì)算出平均碼值，這些即為皮帶秤之皮重碼。該值的有效范圍為3200～6000，若超范圍，系統(tǒng)會彈出“V0超范圍”報(bào)警。

參考文獻(xiàn)

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[3]PLC控制電子皮帶秤使用說明書，杭州四五九機(jī)電設(shè)備有限公司.