[科普中國(guó)]-配料輸送系統(tǒng)

配料輸送系統(tǒng)是一個(gè)針對(duì)各種不同類型的物料（固體或液體）進(jìn)行輸送、配比、加熱、混合以及成品包裝等全生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn)線?？梢詮V泛應(yīng)用于化工、塑料、冶金、建材、食品、飼料等行業(yè)。1

簡(jiǎn)介配料輸送系統(tǒng)是一種在線測(cè)量動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)，集輸送、計(jì)量、配料、定量等功能于一體，在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

功能1.改善工作環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；

2.具有配方管理功能，配方的建立、修改、打印、刪除、運(yùn)行等；

3.具有實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)的功能，且設(shè)備的密封性好；

4.具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、記錄、打印、查詢等功能。2

組成自動(dòng)配料輸送系統(tǒng)是對(duì)粉?；蛞后w物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合這一工業(yè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于：冶金、建材、化工、醫(yī)藥、糧食及飼料等行業(yè)。一般的工業(yè)自動(dòng)配料輸送系統(tǒng)由以下幾部分組成。

（1）給料部分：給料部分是從料倉(cāng)（或儲(chǔ)罐）向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)物料的不同特性，可以選用不同的給料設(shè)備，如電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、單（雙）速電磁閥等。

（2）稱量部分：稱量部分由傳感器、標(biāo)準(zhǔn)連接件、接線盒和稱量斗組成，與稱量?jī)x表一起進(jìn)行物料的稱量以及誤差的檢測(cè)。

（3）排料設(shè)備：排料可以是稱重設(shè)備（減量法）或排放設(shè)備（增量法、零位法）。通常由排空閥門、電磁振動(dòng)給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、電（氣）動(dòng)閥門等組成。所有設(shè)備均應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝條件和物料的性質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。

（4）配料控制系統(tǒng)：配料控制系統(tǒng)由稱量?jī)x表、一可編程控制器、上位工控機(jī)及其它控制器件等組成。

（5）校秤系統(tǒng)：配料系統(tǒng)傳感器應(yīng)進(jìn)行定期調(diào)校，以保證系統(tǒng)配料精度。

控制系統(tǒng)、配料控制系統(tǒng)由稱量?jī)x表、上位工控機(jī)、可編程控制器及其他控制器件等組成。典型的配料控制系統(tǒng)在一些比較簡(jiǎn)單的稱重配料系統(tǒng)中，也可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī) （IPC）加數(shù)據(jù)采集板卡的形式進(jìn)行配料的控制。1

結(jié)構(gòu)方式初創(chuàng)時(shí)期，配料系統(tǒng)是以單回路調(diào)節(jié)為特征。這時(shí)的計(jì)算機(jī)都作為數(shù)字運(yùn)算的工具，或進(jìn)行數(shù)字統(tǒng)計(jì)，或進(jìn)行數(shù)字分析，而計(jì)算機(jī)與配料裝置之間沒(méi)有物理上的連接。計(jì)算機(jī)只起到“離線”的作用。

集中型發(fā)展時(shí)期，配料系統(tǒng)是把若干個(gè)控制回路以及所有的變量的顯示、操作和控制集中在單一計(jì)算機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這樣做也產(chǎn)生了問(wèn)題即集中的脆弱性問(wèn)題，單臺(tái)計(jì)算機(jī)控制著所有的回路，把危險(xiǎn)也集中了，一旦計(jì)算機(jī)有故障，則導(dǎo)致全面癱瘓。

隨著現(xiàn)代工業(yè)控制的分散性和管理的集中性的不斷提高，分布型或集散型配料控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。分布型配料控制系統(tǒng)由分散的儀表控制系統(tǒng)組成，它將控制系統(tǒng)分成若干個(gè)獨(dú)立的局部控制系統(tǒng)，用以完成受控生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制任務(wù)。由于微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)分散控制提供了物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。集散型控制系統(tǒng)是采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，由過(guò)程控制級(jí)、控制管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)所組成的一個(gè)以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的集中顯示操作管理、控制相對(duì)分散、具有靈活配置、組態(tài)方便的多級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)相互發(fā)展、滲透而產(chǎn)生的，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，又不同于集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，在它們的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門系統(tǒng)工程技術(shù)，具有很強(qiáng)的生命力和顯著的優(yōu)越性。2

控制方式調(diào)速配料控制方式有如下幾種：

（1）恒速配料方式

該方式應(yīng)用較為廣泛。所謂恒速，即皮帶秤的環(huán)形皮帶始終以恒速運(yùn)行，通過(guò)調(diào)節(jié)上級(jí)給料速度來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。因?yàn)樵摲绞酱嬖诮o料設(shè)備，料倉(cāng)中的物料不是直接作用在皮帶上，物料重力對(duì)皮帶張力的影響不大，而且也不存在速度變化對(duì)皮帶張力的影響，所以，該方式計(jì)量準(zhǔn)確度較高。另外，由于給料設(shè)備是根據(jù)不同的物料性質(zhì)選用的。一般不會(huì)發(fā)生斷料、堵料的現(xiàn)象，流量基本穩(wěn)定，系統(tǒng)不會(huì)處于失控狀態(tài)，可靠性也較高。該方式控制模型簡(jiǎn)單，普通的PID調(diào)節(jié)器就可實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制。

（2）調(diào)速配料方式

它是通過(guò)調(diào)節(jié)配料皮帶秤本身的轉(zhuǎn)速來(lái)控制流量的大小的，一般采用直壓式給料。配料皮帶秤起計(jì)量和給料兩種作用。該方式減少了給料設(shè)備，投資少，占用空間少，適合老設(shè)備的改造，控制模塊簡(jiǎn)單。但物料是直接作用在皮帶上，物料壓力和皮帶速度的變化對(duì)張力的影響較大，影響計(jì)量準(zhǔn)確性。當(dāng)物料濕度、粘度發(fā)生變化時(shí)，易發(fā)生堵料現(xiàn)象，降低了系統(tǒng)可靠性，只適應(yīng)那些物料性質(zhì)穩(wěn)定、流動(dòng)性好的物料，準(zhǔn)確性低于恒速配料方式。

（3）同步調(diào)速方式

指對(duì)給料設(shè)備和配料皮帶秤二者的轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步調(diào)整，二者的電機(jī)通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)相連，轉(zhuǎn)速同時(shí)可調(diào)。該方式控制準(zhǔn)確度高于恒速配料方式，并避免了物料對(duì)皮帶張力的影響。該方式控制模型簡(jiǎn)單，但機(jī)械結(jié)構(gòu)多，投資大。

（4）雙調(diào)速配料方式

該方式中，控制儀表輸出兩個(gè)控制調(diào)節(jié)量，一個(gè)調(diào)節(jié)給料設(shè)備的轉(zhuǎn)速，另一個(gè)調(diào)節(jié)皮帶秤本身的轉(zhuǎn)速。該方式輸送物料量均勻，計(jì)量準(zhǔn)確度和控制準(zhǔn)確度都很高，系統(tǒng)可靠，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜、投資大、控制模型確定困難。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，調(diào)速配料方式的選擇要根據(jù)用戶對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度、控制準(zhǔn)確度、系統(tǒng)可靠性、投資、占用空間大小等因素來(lái)確定。2

控制系統(tǒng)1. 硬件系統(tǒng)

根據(jù)控制器的不同，控制系統(tǒng)可以分為三類。

（1）采用稱重儀表作為控制器的控制系統(tǒng)

其稱重功能通過(guò)稱重儀表或內(nèi)加模擬量轉(zhuǎn)換模板來(lái)實(shí)現(xiàn)，這類系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中、小型企業(yè)，如水泥、冶金、化工等行業(yè)，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)潔，造價(jià)較低。

（2）采用作為控制器的控制系統(tǒng)

在一些中型的控制系統(tǒng)中，稱重控制系統(tǒng)要同現(xiàn)場(chǎng)其它電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種聯(lián)鎖關(guān)系，在這種情況下，單一依靠工控機(jī)以及稱重儀表無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的控制功能。因此將作為系統(tǒng)的控制核心，工控機(jī)與結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)通訊，工控機(jī)作系統(tǒng)管理功能。

（3）采用作為控制器的控制系統(tǒng)

在一些大中型控制系統(tǒng)中，工廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)有著較為全面的規(guī)范，系統(tǒng)一般采用系統(tǒng)。在些種情況下，將稱重系統(tǒng)作為整個(gè)控制的一部分，充分利用系統(tǒng)的軟、硬件資源，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可靠性，同時(shí)從系統(tǒng)總體來(lái)看也較為經(jīng)濟(jì)。

2. 軟件系統(tǒng)

基于配料控制器和Windows軟件平臺(tái)的集散控制系統(tǒng)是一種常見(jiàn)的組態(tài)形式。系統(tǒng)中配料控制器作為下位機(jī)，工控機(jī)作為上位機(jī)，工控機(jī)通過(guò)RS-485（或RS-422）雙向通訊接口與各儀表連接。工控機(jī)根據(jù)配比自動(dòng)計(jì)算出各臺(tái)配料秤的目標(biāo)流量，并通過(guò)通訊接口對(duì)配料控制器進(jìn)行設(shè)置。配料軟件為模塊式，包括操作、報(bào)表管理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、系統(tǒng)組態(tài)、報(bào)警管理和設(shè)置等模塊。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)