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称重模块在自动配料系统中的应用
日期:2020.02.20

摘要:自动配料系统实现多配方、多物料配料的全自动控制都要由PLC完成,利用称重模块进行通信。每台称重模块对应一台称斗的一组传感器,实现一个称量单元。

1前言

称重模块被称为称重控制系统及电子衡器中的心脏部件。科学技术的飞速发展,由称重模块制作的称重配料系统及电子衡器也已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量。特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重模块已成为过程控制中的一种必需的装置,从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制,到混合分配多种原料的投料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重模块。

称重电子料位计解决了对于固体物料表面不平灰尘等造成的测量不准确的固有问题,广泛应用于石化、塑料、水泥、医药、饲料、食品、冶金轻工、建材、环保等行业,实现对料位的上下限报警和控制。

2称重料位计的构成及工作原理

料位计是指对容器中固体物料高度(重量)的变化进行实时检测的一次仪表。通常输出4-20mA或1-5V的标准信号与二次仪表或计算机系统连接也可以通过RS-485或Modbus/Profitbus/Hart现场总线方式与计算系统相连接。料位计也称为料位变送器、料位控制器、料位仪、物位计等。

称重料位计由料仓(或称料罐、料槽等)、支撑体、称量模块、称重仪表等几大部分组成。其中,料仓及支撑体是被称量物体与转换元件之间的机械传力复位系统,包括接受被称物体载荷的粮仓、传力复位机构、限位装置等,它是称重式电子料位计的主要承载部件,起到了承受物体重量的作用。料仓和传力机构负责将物体的重量准确的传递给计量模块。称重模块(一次仪表)位于料仓和支撑体之间,将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的毫伏级电信号,通过接线盒信号电缆输出到称重控制仪表(二次仪表)。经处理后仪表直接显示被称物体的重量数据并实现将重量数据转化成4~20mA或1~5V的标准信号,或者以RS-232、RS-485、Modbus/Profitbus/Hart传输给控制终端。称重控制仪表也可预先设置在不同重量值实现继电器输出来控制物料的自动加减。

3称重模块选型

称重模块在选用时要考虑到很多因素,实际的使用当中主要从下列几个因素考虑。其次称重模块的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是选用中必须认真考虑的指标。

3.1使用环境

称重模块实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。首先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对于正确选用传感器至关重要,关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至系统的可靠性和安全性。一般情况下,高温环境对称重模块造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题;粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响:在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象;电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下选择对应的称重模块才能满足必要的称量要求。

3.2传感器的数量和量程

称重模块数量的选择是根据称重系统的用途、承载体需要支撑的点数(支撑点数应根据承载体几何重心和实际重心重合的原则确定)而定。一般来说有几个支撑点就选用几只称重模块传感器的量程选择可依据称重的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来讲,传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中,由于加载在称重模块上的载荷除被称量物体外还存在承载体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用称重模块时,要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。

3.3称重模块的安装方式

称重模块的安装方式主要取决于称重的类型和安装空间,保证安装合适,称重安全可靠;另一方面要考虑厂家的建议。对于传感器制造厂家来讲,它一般规定了传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等。

3.4称重模块的准确度等级

选择称重模块的准确度等级技术指标中包括非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器,应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下,选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。

4称重料位计的现场安装、调试

本文以各种大中型上料系统采用压式称重模块的安装为例进行介绍。

4.1现场安装特点

(1)称重模块安装难度大,料仓重量比较重,有的甚至达到上百吨重。在整个料仓安装(包括内衬安装)焊接完成前,称重模块不能进行安装。

(2)称重模块安装过程中,利用千斤顶顶升技术,实现料仓的顶升,完成了传感器的安装。

(3)安装工艺简单,容易实施操作、安装精度高等优点。

(4)利用“模拟标定法”,调试精度高、方法简单、适用,满足了称重计量的要求。

4.2安装流程及要点

(1)施工流程

称重模块安装位置确定一临时支撑制作安装一称重模块及附件安装一电气回路接线检查料仓称重模块系统模拟调试一系统标定一投人试运行资料整理运行。

(2)现场安装的要点

1)料仓称重模块底座标高确定及临时支撑座的安装

在料仓基础安装完成后,料仓没有就位前(如果料仓就位后四点标高测量就会有难度),首先将需要安装称重模块4点位置标高,确定是否在一个水平面上。一般建议控制的3~5mm左右。制作临时支撑的高度要比称重模块的实际高度高20mm,以便称重模块安装时操作方便称重模块临时支撑在料仓就位的同时进行安装,临时支撑不需要满焊,以便以后好拆除。

2)压式称重模块的安装

称重模块安装的前提条件:料仓上所有工艺的电焊工作或有强电流作业的工作必须完成后,才能进行传感器安装。

确定称重模块的位置:保证料仓上4个传感器对称并均匀受力。

将4个千斤顶(千斤顶型号规格的选择根据料仓的重量进行确定)分别安放在临时支撑的边缘上,在4个位置同时启动于斤顶,将料仓缓慢的顶起,顶起的高度能够将临时支撑取出即可。将临时支撑移开称重模块安装的位置但要保证临时支撑对料仓要有支撑作用。

称重模块上下底座及附件安装(用平垫铁和铜垫片进行调整),用水准仪将传感器上下底座找平后,其误差不应超过2mm,将称重模块上下底座满焊,焊接的过程中要将传感器取出。焊接完成后,将4个位置的称重模块安放就位。

将临时支撑取出,4个位置同时将千厅顶缓慢卸力,将料仓缓慢的放在已经安装好的称重模块上。

将上、下套件可靠的用接地线连通。

传感器安装就位后,禁止电焊操作时,电流流过传感器本体。

3)电气系统回路调试

检查接线称重检测回路接线是否正确,电源回路绝缘是否良好。

用精密万用表测量料仓4个传感器输出电阻值是否平衡,如果不平衡,调整传感器补偿接线盒内的精密电位器,使其4台称重模块的输出信号平衡对称重系统回路进行送电。

4)系统标定(实际以称重系统所配的仪表调试手册为准)

称重模块的电气零位标定

料仓皮重清零

砝码标定

称重系统模拟检测

称重仪表标定完成后,对各种实际需求的应用参数进行设置,将各种试验调整数据记录整理好并归档。

这里需要强调的是在安装、调试及使用的过程中还必须重视安全及环境措施。任何施工都必须遵循其应有的行业规范和制度。

结语

称重料位计经过实际调研和工程中实践,与传统方法相比较,减小了施工难度,降低了劳动强度,缩短了施工工期,节省了大型吊车的使用,节约了施工机械成本,提高了经济效益。同时保证了称重模块的安装和调试精度,受到了好评。因此,在现场的使用和调试过程中必须具有清晰的操作思路,认真的分析,积极的总结和积累现场操作经验。如果这样的话,可以大大减少现存的故障问题,可为现场调试节约人量的时间,为日后的维护提供方便。


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