1  引言

配料工序是PVC行業生產過程中的關鍵性環節。配料是采用特定的配料裝置，按照配方的要求，對多種不同品種的飼料原料進行準確稱量的過程。配料裝置的核心設備是電子配料秤。配料秤性能的好壞，將直接影響配料質量的優劣。在電子配料秤的使用當中，人們常用配料精度來評定配料秤的性能好壞。配料精度實際上是對稱量結果與真值的接近程度的一種描述，也就是對配料系統誤差與隨機誤差的一種反映。采用微機控制進行稱重配料，可以對稱量誤差進行自動補償，保證配料的準確性，還可以通過微機的鍵盤和顯示器方便地進行人機對話，完成參數設置，檢查和修改工藝設定值，并監視稱重配料的生產過程，發現故障及時報警。使用微機還可以調用管理程序，通過建立的模型自動完成對稱重配料系統的控制。因此，采用微機控制稱重配料系統，可降低原料消耗，提高產品質量，實現生產過程的科學管理。

2  配料系統的工藝要求

2．1  工藝要求

為了保證良好的配料效果，在設計和使用中，對配料裝置總的要求是：

(1)具有良好的穩定性能，實現快速、準確的稱量。

(2)在保證配料精度的前提下，應當結構簡單，使用可靠，維修方便。

(3)具有較好的適應性，不但能夠適應多品種、多配比的變化，而且能夠適應環境及工藝形式的不同要求。

2．2  電子配料秤計量性能分析

電子配料秤是一種應用廣泛的工業衡器。在實際使用中，它不僅要滿足衡器的基本性能要求，而且要滿足生產過程的工藝要求。其計量性能可分為靜態性能和動態性能。

2．2．1  靜態計量性能是電子配料秤處于非自動稱量狀態下的計量性能，實際上是電子配料秤本身的計量性能。電子配料秤的靜態計量性能處于非自動稱量狀態時，與所有非自動衡器一樣，須具有正確性、靈敏性、穩定性、重復性等基本計量性能。

但對于借助稱重傳感器實現自動稱量的電子配料秤，上述性能的具體描述往往有許多不同之處。衡器的正確性是在力的傳遞與轉換過程中，稱量系統準確可靠的特性。對于電子配料秤，它指的是稱量傳感器的力電轉換及測量顯示儀表的結果處理的準確可靠。衡器的正確性用正確度表示，即稱量結果的系統誤差大小。電子配料秤的正確度通常是稱重傳感器和測量顯示儀表的系統誤差的綜合。

2．2．2  動態計量性能是自動稱量過程中所表現出的計量性能，即電子配料秤及其附屬裝置工作狀態下的計量性能。對于工作狀態下的電子配料秤，最重要的是自動稱量過程的計量性能。但電子配料秤本身的基本性能往往以不同形式和不同程度影響計量性能，因此它是計量性能的基礎。

電子配料秤的動態計量性能主要是以配料準確性集中體現的。配料準確性反映電子配料秤及其附屬裝置在配料稱量時的準確靈敏、穩定可靠的特性。配料準確性用配料準確度表示。它指的是秤斗中被稱物料的實際質量值與配料系統中對該種物料所設定的理論質量值之間的差。這兩者數值之間的差也就是生產實際中所指的配料誤差。

配料誤差反映配料系統工作時的系統誤差與隨機誤差之和。電子配料秤的配料準確性在自動稱量過程中的反映主要是物料供給的穩定性、單次稱量的準確性、稱量累加的正確性和稱量動作的可靠性。物料供給的穩定性是實現稱量準確的前提，是動態計量過程的關鍵。電子配料秤的給料特點是：多種物料各自通過相應的給料器依次給料，每臺給料器給料過程的運行和終止均受到計算機的控制，儀表上的稱量顯示值是隨著給料量的變化而不斷累計的。

給料稱量過程是一種階段連續給料、結果靜態顯示、多次交替累加的復雜動態過程，由此產生的"空中料柱"是配料誤差的重要組成部分，而快、慢二次給料程序的執行是減少或消除這種隨機誤差的基本手段。

稱量累加的正確性反映的是測量顯示儀表的綜合特性。這種累加可以是某一種物料在不同批次中稱量結果的累加；可以是同一批物料中不同物料被稱質量的累加；也可以是稱量誤差、配料誤差的累加。稱量累加的正確性不僅體現出測量顯示儀表本身的準確、靈敏、穩定，同時還體現了它與稱重傳感器之間的協調聯系。

這種協調聯系反映了被稱量的質量信號能夠在排除各種外界干擾(如機械振動、電源波動、外界電磁場、環境溫度等)的情況下給予正確的結果顯示。稱量動作的可靠性反映的是整個配料系統中結構配制的合理性，制造安裝的正確性，稱量動作的協調性等幾方面的綜合效應。

配料系統是由一整套機械電氣裝置組合而成的。給料器的結構形式及工作方式，秤斗的結構形式與容量大小，料底門控制機構的結構形式，給料、稱量及卸料環節中的自鎖機構與互鎖機構等是設計過程中必須考慮的。各種機構的制造裝配質量，秤斗、稱重傳感器的正確安裝是配料系統能夠運行的關鍵。給料器實現快、慢二次給料，給料速度可以調整，稱量時間得以保證，配料稱量過程控制有序等是提高配料稱量精度的重要手段。

3  提高配料系統精度基本思想及模型的建立

3. 1提高配料系統精度基本思想

為了提高生產效率和稱量精度，系統應設有快稱和慢稱。快稱料倉出料的流量大，慢稱料倉出料的流量小。為了補償傳感器和前置放大器的零點漂移，需對電子秤進行零點跟蹤。

在配料稱重時，實際稱量值與要求的目標值往往會產生偏差。當正向偏差超過一定值時，就產生了超稱。因此，在卸料時需進行減量卸料，使實際配比誤差限制在允許的誤差范圍內。當負向偏差超過一定值時，就產生稱量不足，系統要繼續稱量，以補足稱量值。同時，采用線性誤差跟蹤法，自動修正下一次稱量的提前量，以提高下一秤的稱量精度。

由于混料和出料時間均較長，為進一步提高生產率，當混合機進入混料的同時，便開始下一次稱量。在存放有不同品種物料的料倉和秤斗里，物料容易結塊，造成物料滯留。因此，系統要求對容易結塊的物料進行流量監督，當流量不足時，發出破拱抖動，同時報警。

3. 2稱量模型的建立

3．2．1增量型稱重模型

系統的稱量過程就是向秤斗里連續給料的過程，當各種物料稱量值與關門值相等時，則停止給料，經過一段時間的延時，待落差全部進入秤斗之后，測出實際稱重值，同時計算稱重誤差，供下一次稱量時自動修正提前量所用。 3．2．2累計型稱重模型由于各種物料公用一個秤斗，因此在每種物料稱重結束時，根據下一種物料的稱量值以及關門值修正繼續稱重的目標值和關門值，同時要計算每種物料的實際稱重值及稱量誤差。

設某種飼料由8種物料混合而成，根據工藝要求先配第一種料到給定量后，第一種料喂料停止。接著配第二種料，……，直到最后一種料。待料全部配完后，計算機對混合機進行檢測，接收到要料信號后，便指令電磁閥和輸送機送料到飼料混合機，這時模擬屏相應指示燈亮，一個配料周期便告結束。計算機重復上述工作過程。如果配料中，由于意外情況某種物料超過給定范圍，計算機可自動按比例補償其他幾種物料，保證配比不發生變化。

3．2．3減量型卸料稱重模型

當物料稱重結束后，首先計算出各種物料減量卸料的關門值，然后按一定的時間順序，先后打開秤斗進行卸料，當留在秤斗里的物料重量與其關門值相等時，停止卸料，測出實際卸料值及卸料稱重誤差，根據誤差范圍再分別處理。某物料在稱雷時有韶稱存在．則在卸料時按減量型卸料，這樣就形成了部分物料留在秤斗內，使實際卸料量限制在允許的誤差范圍內，這就是超稱處理。留在秤斗內的物料作為下一次稱量的預稱值。上述三種稱重模塊中，增量型稱重模塊和減量型卸料稱重模塊適用于一倉一秤配料系統，累計型稱重模塊適用于多倉一秤配料系統。

4  提高稱量精度及可靠性的其他措施

4．1  采用變速稱量法

減小物料流量是提高稱量精度的有效方法之一，但這樣將延長系統的稱重時間，降低效率。因此采取變速稱重法，既可提高生產效率，又可提高稱量精度。變速稱重法是開始時高速喂料，當秤斗里物料達到一定值時，設備轉入低速喂料。

4．2  動態提前量跟蹤

每次稱量結束以后，實測秤斗中物料重量值，將其與要求的目標值相比較，計算出誤差，將這個誤差補償到下一次測量的關門值上，供下一次稱量使用，影響提前量的因素較多，它與稱量裝置的結構、料位高低、物料的流動性、氣動關門裝置的壓力變化以及機電設備的疲勞程度都直接有關。但是只要上述各項因素的變化比較緩慢，采用提前量跟蹤法仍是最有效的。

4．3  采樣頻率為工頻的整數倍

每次采樣的時間與工頻電壓保持同步關系，這樣工頻干擾的大小是固定的，并以此作為稱量的零點值，就可有效地消除工頻干擾。若采用精密穩壓電源為前置放大器和A／D轉換板單獨供電，消除工頻干擾的效果會更好。但要考慮性能價格比。

4．4  多電源供電

數字接口電路可以公用一組直流電源，前置放大器和A／D轉換板各自單獨供電，這樣可以避免因電源負載的波動而產生的相互影響。

4．5 A／D轉換功能充分利用A／D轉換的電壓范圍，盡可能地提高前置放大器的電壓放大倍數，使被轉換的模擬電壓盡可能的大，這樣可以減小A／D轉換的相對誤差。

4．6  多次核實稱量值當稱量值大于或等于其關門值時反復核實其值大小，若連續三次且三次都是同一結果，則判斷此次稱重有效，這樣可防止干擾而產生的誤差。

4．7  斷電保護措施系統應配有不間斷電源，一旦電網斷電，計算機將把主要參數存入磁盤，待來電之后，程序根據參數的特征自動執行。

5  結束語

采用微機并建立稱重配料控制模型，可以對稱量誤差進行自動補償，保證配料的準確性，監視稱重配料的生產過程，發現故障及時報警。通過建立的模型自動完成對稱重配料系統的控制。系統模型設計有自動補償、提前量跟蹤、零點跟蹤、多次振動給料逐次逼近和超、少稱處理等多種精度控制方法，可達到較高的控制精度，增強了系統對多變的工業現場的適應能力，提高了系統的可靠性。

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