顧娜琴

宜興市產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心 江蘇宜興 214200

1 智能型定量包裝秤的組成與特點(diǎn)

1.1 組成

智能型定量包裝秤主要由給料裝置、秤斗、秤體、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、傳感器、智能控制儀表等組成，如圖1所示。

其工作過程是秤斗通過吊掛裝置直接掛在兩只懸臂梁式數(shù)字傳感器上，傳感器將重量信號(hào)傳輸給智能型控制儀表進(jìn)行自動(dòng)控制定量稱重。

圖1 智能型定量包裝秤機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 特點(diǎn)

智能型定量包裝秤主要有以下特點(diǎn)：

（1）最大秤量：25kg、50kg等。（2）稱量速度：最大秤量25kg時(shí)為（200-400）包/時(shí)，最大秤量50kg時(shí)為（180-240）包/時(shí)。（3）最大允許誤差：±0.2%。（4）適用范圍：用于面粉、淀粉、飼料以及食品、化工、輕工、建材、冶金等行業(yè)粉狀物料的自動(dòng)定量包裝。（5）該系統(tǒng)具有精度高、整體性好、速度可調(diào)、環(huán)保操作和結(jié)構(gòu)合理等特點(diǎn)。

2 智能型定量包裝秤的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)與特點(diǎn)

（1）最大秤量范圍：可進(jìn)行多秤量選擇，25kg、50kg等均可。（2）稱量速度：最大秤量為25kg時(shí)，可以達(dá)到每小時(shí)計(jì)量包裝（200-400）包/袋；最大秤量為50kg時(shí)，則可達(dá)到每小時(shí)計(jì)量包裝（180-240）包/袋。（3）計(jì)量準(zhǔn)確度等級(jí)：X（0.2）級(jí)，動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)最大允許誤差：±0.2%（參照《JJG564-2002重力式自動(dòng)裝料衡器》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程）。（4）適用范圍：用于淀粉、面粉、飼料以及食品等粉狀物料，進(jìn)行自動(dòng)定量包裝。（5）系統(tǒng)特點(diǎn)：計(jì)量精度高、可以調(diào)整包裝稱量的速度、結(jié)構(gòu)合理、整體性好和環(huán)保操作等特點(diǎn)[1]。

2.2 智能稱重控制儀的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

智能型定量稱重控制儀是自動(dòng)定量包裝稱重系統(tǒng)的主控部分，核心部件為微電腦，組合濾波器、高性能放大器以及A/D轉(zhuǎn)換器，結(jié)合為一體化的測(cè)控系統(tǒng)，它有以下優(yōu)點(diǎn)：①體積?。虎诰雀?；③可靠性好；④調(diào)試方便和；⑤功能齊全。

2.3 稱重控制儀的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)稱重傳感器承受到物料的重量時(shí)，傳感器將重量信息轉(zhuǎn)化為毫伏級(jí)的電壓信號(hào)，并輸出給儀表，由信號(hào)放大器放大后，再經(jīng)過A/D交換器轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量，計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)后會(huì)根據(jù)設(shè)定的指令進(jìn)行處理及分析，然后發(fā)出各類的控制信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過多級(jí)驅(qū)動(dòng)，控制電磁閥工作，從而完成整個(gè)控制過程。

2.4 稱重控制儀的軟件設(shè)計(jì)與功能

（1）監(jiān)控程序：用于調(diào)試，不控制儀表；（2）初始化及功能判斷程序：設(shè)置輸入、輸出口、中斷向量以及特定內(nèi)存等，此程序還有一個(gè)功能是判斷下一步的工作流程是計(jì)量或者自校；（3）自校程序：持續(xù)地對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行采樣、顯示，調(diào)校稱重傳感器的零點(diǎn)及儀表靈敏度，作為判斷指標(biāo)使用；（4）計(jì)量程序：本例中，根據(jù)圖3所示的編制，設(shè)計(jì)計(jì)量程序的功能和時(shí)序如下，粗喂料的過程經(jīng)歷t0-t1’時(shí)間段，到達(dá)t1時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉粗喂料；細(xì)喂料過程經(jīng)歷t1-t2’時(shí)間段，到達(dá)t2時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉細(xì)喂料；等待空間落料和顯示稱重這段時(shí)間為t2-t3；排放物料為t3-t4時(shí)間段。關(guān)粗喂料的重量控制值設(shè)定為W1，關(guān)細(xì)喂料的重量控制值設(shè)定值為W2，實(shí)際物料重量控制值設(shè)定為W。

3 智能型定量包裝秤的誤差分析

3.1 試驗(yàn)定量秤的性能規(guī)格

最大秤量：25kg/次；計(jì)量準(zhǔn)確度：靜態(tài)±0.1%，動(dòng)態(tài)±0.2%；包裝準(zhǔn)確度：十次稱量平均值的允差±1.6‰；單次稱量的允差±4‰；稱量速度：240次/時(shí)-320次/時(shí)。

3.2 試驗(yàn)條件

（1）試驗(yàn)用物料。①標(biāo)準(zhǔn)粉，含水分14%；②生產(chǎn)流程中的粉料，流量波動(dòng)較大。

（2）試驗(yàn)設(shè)備。①三倍于自動(dòng)稱量準(zhǔn)確度的檢驗(yàn)衡器一臺(tái)；②分度為1/10s的秒表一只；③四等砝碼按需要數(shù)量準(zhǔn)備。

（3）氣源。氣源為面粉廠集中供氣，秤上調(diào)壓到0.35MPa。

3.3 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)中對(duì)樣機(jī)稱量準(zhǔn)確度作了實(shí)測(cè)記錄。記錄儀表顯示值，并在校驗(yàn)秤上測(cè)出對(duì)應(yīng)面粉包的實(shí)際重量。（1）儀表顯示值共記錄1600次。（2）校驗(yàn)秤共校驗(yàn)稱重對(duì)應(yīng)的1600個(gè)面粉包的重量。

3.4 誤差分布

（1）以每次稱重顯示的重量值為縱坐標(biāo)，稱重次數(shù)按比例在橫坐標(biāo)上作圖，得到稱重顯示值的誤差分布。（2）以面粉包在校驗(yàn)秤上稱重的偏差值為縱坐標(biāo)，校驗(yàn)稱重次數(shù)按比例在橫坐標(biāo)上作圖，得到1600個(gè)面粉包校驗(yàn)值的誤差分布。

3.5 誤差分析

（1）秤的動(dòng)態(tài)稱量精度，即儀表顯示值的準(zhǔn)確度，在±0.2%以內(nèi)的為1596次，占全部次數(shù)的99.13%。（2）包裝精度，即校驗(yàn)秤校驗(yàn)稱重值的準(zhǔn)確度，在±0.1%以內(nèi)的包數(shù)為1156次，占全部次數(shù)的72.25%，在±0.2%以內(nèi)的包數(shù)為1548次，占全部次數(shù)的96.75%；其余占總數(shù)3.25%的52次超過±50g，但均不超過±100g，即單次稱量誤差在±4‰以內(nèi)。（3）每10次稱量為一組，每組平均值的誤差在±1.6‰以內(nèi)。（4）包裝物稱量平均值的誤差接近于0。（5）儀表顯示值和校驗(yàn)秤校驗(yàn)稱量值的離散情況均按正態(tài)分布[2]。

總之，提高智能化程度，降低對(duì)操作者的要求，提高效率是包裝行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。智能定量包裝秤引入了自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的功能，在保證包裝精度的前提下可達(dá)到最佳包裝速度，具有較好的發(fā)展前景。