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自动称量配料过程中的误差分析及控制要求

在自动称釐配料过程中，称量系统的硬件结构制约蒂称量的精度，随着近年来传感器技术的提高，传感器的精度已大大超越系统对于稍度的要求，反而称量的方法对于称量的精度起到更大的作用。本文所要研究的自动称量配料系统如图32所示。在称量过程中，料仓中的物料在重力作用下落入振动下料器中，振动下料器源源不断的将物料投入到计登秤中，计量秤装有称重传感器，可以将物料的重量信息转变为电信号传递给控制系统（比如工控机）．控制系统负责整个称鳌过程的运作，由于在称量过程中物料不断的落入到计量秤中，使得计童秤在工作时处千非平衡状态，控制系统需要在此状态下荻得物料的真实重量．

料仓物料

物料至量信息振动下科

物料至量信息

II

I

拧制系纶

！

计量称

称重传感器

图3.2自动称堂酕料结构示意图

在该称量过程中物料不断落下，所以计量秤一直受到物料冲击力的作用，这使的计壶秤的称量结果处于变动之中，实际称量值与计量秤中物料的真实萤量存在偏差。另外，振动下料器停止下料时，空中尚有一段物料没有落入计凿秤，该部分物料处于计董之外，同样也会造成称量的误差．为此建立该自动称量配料的数学模型对影响称量精度的因素进行分析．

理想条件下的称量过程

对于本文所要研究的自动称昼配料过程，称堂的精度受到下料速度、空气阻力、物料密度、计量传感器的刚度等多种因素的影响，为了便于问题的分析，我们首先对于理想条件下的称量过程进行研究，为此做以下基本假设：

(1)料仓卸料口与计量秤物料之间的距离变化缓慢；

(2) 忽略空气阻力，物料自由落下；

(3)料仓卸料速度稳定；

(4)计量秤的刚度及阻尼很大，受到冲击后，能够快速恢复到平衡状态，

理想条件下的称量过程如图3.3所示，设料仓卸料口与计量秤物料之间的距离为h,

物料落下之后迅迷铺开，h变化缓慢，在足够短时间内可以认为h保持不变，料仓卸料口出料迷度为Q, 单位为kg/s, 选取刚落入计童秤中的物料块dm进行分析，

料仓

Fh干 t w

F

h

图3.3理想称量过程示意图

物料块dm从高度为h的卸料口自由落下，所需时间Th= 五万；，落入计量秤中的迷

度为Vh＝喜丽．连续下料过程中，物料以一定的迷度不断的冲击计量秤，计量秤在称量

过程中受到物料冲击力的作用，对于选取的物料块dm进行分析，假设该物料块在At时间内由速度Vh变为静止，根据冲量定理可知

F/lt=(Vh-O)dm寸砾dm (3-1)

式中F表示计量秤对物料的平均作用力，F与物料对料仓的平均作用力大小相等，方向相反，构成一对反作用力．

料仓出料迷度Q表示单位时间内落下的物料质量，则其可以表示为Q=dm/dt。根据上述基本假设(3),flt时间内聚集的物料块质量dm=Mt,代入上式可得

F=QVh=Q平 (3-2)

由(3-2式）可知，物料对计量秤的冲击力跟料仓的出料速度Q以及出料口与计量秤物料之间的垂直距离有关汁斗仓卸料速度稳定且物料下落的高度差变化缓慢,在称量过程中物料对计量秤的冲击力近似稳定．计量秤刚度足以在短时间内恢复到稳定状态，此时可认为计量秤处于平衡状态，其称量值W与计量秤中物料的实际重量P存在以下关系

W:P+F (3-3)

进一步，工作 中当计量秤的称量值W达到预设值时，控制系统发出命令，停止给料设

备的给料。此时，尚有高度为h的物料柱未落入计量秤。设t停止时刻给料设备停止工作，空中滞留物料柱在t召下时刻全部落入计量秤，则该部分物料的质昼可以表示为

m=f:Q(tx!t ( 3-4）

“止

对于料仓稳定出料的理想称量过程，在料仓停止卸料到物料全部落入计量秤的时间内，料仓出料速度Q保持不变，因此空中物料柱的质昼为

m=（Q

如－五） (3.5)

在理想称量过程中，物料自由落下，计量秤中物料的高度变化缓慢，空中物料柱的落入时间可以用T.=J示了；来表示．代入上式可得高度为h的物料柱的重量G为

G=mg=QT.贮Q忘 (3-6)

对于式(3-2)和式(3-6)可以发现F=G,即物料对计萤秤的平均冲击力等于空中物料的重力，综合以上分析我们可以得出以下结论：对于稳定卸料过程，物料从高度为h的卸料口落下时对计量秤的冲击力等于空中高度为h的物料柱所受到的重力．

自动称量配料的误差分析

自动称量配料的系统结构

实际称量配料总是存在系统误差，本