0前言

从控制特点上来说，自动灌装机可分为气动和电动两种形式。所谓气动是指:称重单元采用电阻应变式称量模块检测称重信号，控制和显示单元采用集成化程度较高的称重仪表和数字化处理技术的主控模板，投料系统和夹袋排料系统则采用气动元件控制；而电动的则是供料系统和夹袋排料系统采用电磁铁控制。气动形式的计量灌装机结构简单、称重速度快、稳定性好，但对环境温度有一定要求，理论上讲，环境温度不能低于0℃。电动形式的自动填充机虽然对环境温度的要求不是很严格，但由于其结构较复杂，而使其称重速度偏低。结合速度、稳定性、经济效益等诸多因素，厂家还是比较钟情于气动形式的灌装机。目前市场上绝大多数的填充机都是气动的。

1低温下气动灌装机使用中存在的问题

气动填充机上采用气动元件，而气动系统中由于含有水分，所以其使用温度必须在0℃以上，但在冬季，我国的东北地区，气温在-5~-25℃之间的时间达到100多天，有的地区最低气温要低于-30℃。在这样的低温环境下使用填充机，厂家必须采取抗冻措施，否则机器工作异常甚至停止工作。

DM-25A型填充机采用的是AD-4401称重仪表，它体积小巧，防震性能好，前面板具有防溅水功能。仪表的内分辨率为0.0001%，采样频率为100次/s，具有双显示VFD屏幕，与其他仪表相比能更加灵活地显示皮重、目标重量、累计重量等，仪表内部的各种定时器功能及内置控制程序可以被用于可编程序控制器PLC自由料仓系统。它还具有八种称重模式及RS-422/RS-232通信功能，也可以做灌装秤、校验秤和失重秤控制，是当今世界具有优良性能价格比的称重控制器。它工作环境温度要求在-5~+40℃。大米加工厂的生产车间根本没有任何保暖措施。刚进入冬季，环境温度在-10℃左右时，对于新机器来说，气动系统中的水分很少，填充机的工作基本正常，称量的精度和速度还能够达到要求。但是，填充机使用半年以后，由于气动系统的水分较多，气缸的动作就有些缓慢，从而影响到称量的精度和速度。另一方面，温度太低也会对电子器件的电气性能产生影响。当温度再低达到-15℃及以下时，它便停止工作，灌装机无法正常工作或根本就不工作。因此，解决低温下的灌装技术是用户与厂商十分重视的问题。采用恒温加热技术，增加填充机的抗冻保暖功能，是解决低温灌装问题的重要途径。

2恒温加热装置设计

2.1TDM-25A型松散物料填充机的结构分析与加热点布局

TDM-25A型松散物料填充机设计上采用整体结构，分为上下两部分，上部分安装有称重仪表、称重模块、料斗秤、大小喂料系统等，它的两个侧面和后面各开有活动门，以便观察和装卸部件；下部分安装有气动控制系统(包括压力调节阀、消声排气阀、气动电磁阀组)、主控板、恒温控制装置和夹袋排料系统等，其后面有一门以便安装、检修和更换电路板和气动器件。上下活动门均有门锁可以锁定，密封相对较好。

TDM-25A型松散物料填充机工作的环境温度要求在-5~+40℃的范围内，在恒温加热点上即要考虑仪表、PLC等电气检测与控制部件的工作环境温度，同时还要考虑气动元件的正常工作温度。因此该恒温加热系统设计了两个加热点，采用电阻加热方式，分别保证电气系统和气动系统的工作环境温度。

2.2恒温加热装置的设计思想

该装置与主电路采用电源隔离技术，不会对主控电路产生影响。它由单独开关控制可灵活使用。其工作原理为，当环境温度低于设定下限温度时(0℃)，加热装置自动进行加热，当机器内的温度达到设定上限温度时(如+5℃)，加热装置自动停止加热。加热装置采用电阻加热，温升比较快，加上机器的密封较好，所以能达到恒温控制的目的。从而保证了填充机工作的稳定性。

2.3电加热器件

实现电热转换的方法多种多样，主要有电阻式加热、远红外线加热、电磁感应加热及微波加热等。其中尤以电阻式加热最为常用。当电流流过高电阻率导体时，要克服电阻而消耗功率，其消耗的功率以热的形式释放出来，这就是电加热。电加热的材料很多，有金属型(镍铬、镍铬铁等)和非金属型(石墨、碳粒、碳化硅等)，外形可分为裸露式、管状式、板状式、带状式等。电阻式加热器件的特点是加热迅速、结构简单、散热面积大、寿命长、机械强度和热效率高。在该装置中选用了电阻式加热器。

2.4智能温度控制器

温度控制器简称温控器，有时亦称为热敏元件，在恒温加热装置中主要对加热温度进行调节和控制。近几年来，随着科学技术的不断发展，人们开发出不少温控集成电路。温控器由当初的双金属片式温控器发展到包括温控开关在内的模拟集成温度控制器，直到目前的数字量的智能温度控制器。智能温度控制器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和数字接口电路。其特点是能直接测取环境温度并与设定的温度值相比较，可输出已转换好的温度值和温度控制信号。其中DS1620就是将温度传感器和数字电路集成在一起，能输出数字量的新型智能集成温度控制器。它主要具有以下特点:

(1)可由用户自行设定上、下限温度；

(2)当高于上限控制温度或低于下限控制温度时，可输出逻辑控制信号和指示信号，同时具有温度测量功能；

(3)外围元件少，成本低，可靠性好；

(4)抗静电能力强。

DS1620温控器是恒温加热装置的主要部件，它是数字温度测控器件，它用于温度测量，测量范围为-55~+125℃，9位数字量表示温度值，分辨率为0.5℃。其测量精度在0~70℃范围内为士0.5℃，在-40~0℃及70~85℃范围内为士1℃，在-55~-40℃及85~125℃范围内为士2℃。该器件的转换时间为1s。而恒温加热装置的温度变化要求在0~5℃，其所在的环境温度变化范围在-40~+50℃(实际使用是在-35~0℃)，所以DS1620的测量精度和转换速度均能满足要求。DS1620采用8脚DIP封装或8脚SOIC封装。

其内部设置有温度传感器，三线串行接口(可以和外设进行数据交换)，可以输入设定的上限温度、下限温度和工作模式，并可输出已转换好的温度值。另外，它能单独输出三个温度控制信号，具有温度测量和温度控制两种功能。

DS1620有两种操作模式，单独工作模式和三线串行通信模式。在单独工作模式中，DS1620作为热继电器使用，常用连续转换方式，可在没有CPU参与下工作。但必须预先写入控制寄存器操作模式和T、T寄存器的温度设定值，CLK用作转换开始控制端。要注意:这种工作模式下，控制状态寄存器的CPU标志位必须设为“0”。为了使CLK作转换控制，必须为低电平。如果CLK被拉低，且在10ms以内置高，则产生一次转换；如果CLK保持低，则DS1620连续进行转换。在恒温加热装置的线路中采用的就是这种模式。

2.5恒温加热控制电路

采用DS1620温控器为核心电路，其中恒温器的T设定为5℃，T设定为0℃，均已事先写入到DS1620中，7w对恒温进行控制，7c和o作为上限温度及下限温度的指示。

工作原理是:

当温度低于7时，7输出高电平，绿色指示灯D，亮，7ow输出低电平，继电器K不吸合，其常闭触点K，闭合，使加热电路中的加热点1即负载R和加热点2即负载R，通电加热，温度开始上升。当温度升高到T以上而低于T时，绿色指示灯D，灭，此时7。仍输出低电平，继电器K还不吸合，加热点1和加热点2继续加热。当温度达到7时，Tc输出高电平，红色指示灯D，亮；与此同时，7c输出高电平，三极管T导通，继电器K吸合，常闭触点K，断开，加热点停止加热。停止加热后温度可能下降，当温度下降到T以下而高于7时，红色指示灯D，灭，此时7输出仍为高电平，继电器K继续吸合，加热点也未加热。当温度继续下降到工以下时，又开始重复前面的动作，从而保证了恒温加热装置在T与T之间的温度范围内工作。

3结论

具有恒温装置的填充机使用起来非常灵活，它能够适应的环境温度由原来的0~40℃扩展到-25~+40℃。表3是有恒温控制装置和无恒温控制装置灌装机实验情况的对比。

具有恒温装置的灌装机克服了环境温度(尤其是低温)的影响，使得机器在环境温度很低的情况下能够正常工作，保证了机器的计量精度。带有恒温控制装置填充机的主要技术参数如下:

(1)环境温度:-25~+40℃；

(2)计量精度:士0.2%(动态)；

(3)灌装速度:4~8袋/m；

(4)灌装重量:5~10kg可调(TDM-10型)和5~25kg可调(TDM-25型)；

(5)电源:AC220(1±10%)V50Hz；

(6)气压:P>0.4MPa。

计量精度不受影响，机器工作的稳定性大大提高。