電子皮帶秤的工作原理及校準技巧

摘 要：電子皮帶秤是煙草、化工、醫藥、食品等行業常用的計量設備，用于散狀物料的連續稱量、配比和流量控制。通過對電子皮帶秤工作原理及校準技巧的分析總結，有助于設備的使用與維護。

關鍵詞：電子皮帶秤 原理 校準

中圖分類號：TH715文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0059-02

煙草行業使用的電子皮帶秤是以可編程邏輯控制器控制為主要特征的散狀物料稱量和流量控制的設備，可廣泛用于煙草、化工、醫藥、食品等行業的散狀物料的連續稱量、配比和流量控制場合。此類產品一般采用進口SLC500系列PLC編程邏輯控制器，有極好的可靠性和可維護性；電機控制采用變頻器，動態響應快，調速范圍大而穩定。整個電控系統采用模塊化設計，產品功能易于更新和拓展。輸入/輸出信號種類多，可方便與上位機進行聯機。

1 工作原理

1.1 稱量機構

電子皮帶秤結構上采用雙托輥稱量形式，稱量框架有高精度的十字扭簧支撐，并設有皮帶自動張緊機構，能自動調節皮帶的張力和位置（見圖1），稱量機構由稱量傳感器1、稱量傳感器2、十字扭簧1、十字扭簧2、稱量托輥1、稱量托輥2、標準砝碼配重錘等組成。十字扭簧為稱量支點，皮帶上的物料通過稱量托輥壓在壓力傳感器上，其中配重錘用來平衡稱量機構，使皮帶在空載時有一個預壓力。

1.2 電控原理

此類型電子皮帶秤主控部件采用PLC編程控制器（PLC），其電控功能框圖見圖2。PLC由CPU模塊、I/O模塊、高速計數模塊、AD/DA模塊和掃描器模塊組成。CPU用于主程序控制，一個16點的數字輸入模塊和一個16點的數字輸出模塊，它們擔負著整個電子皮帶秤的數字量輸入和輸出控制以及提供與外部聯機時所需的輸入和輸出信號。2路16位的模擬量輸入各和2路模擬輸出模塊NI04I中的A/D用作重量采樣，D/A用于變頻調速控制和當前瞬時流量輸出4-20mA電流信號。重量信號經變送器轉換為4-20mA電流信號送至NI04I；經計算機處理后的速度調節信號由NI04I送至變頻器；來自速度編碼器的編碼脈沖送入高速計數器經PLC運算得到皮帶的運行速度。

變頻調速控制見圖3。PLC D/A模塊輸出4-20mA電流，流經500歐姆負載電阻產生0-10V電壓，在PLC自動控制方式下，該電壓控制著變頻器輸出頻率，輸出頻率越大，交流電機轉速越大，反之越小。

1.3 公斤脈沖

由PLC Q3/4輸出。電子皮帶秤每次累積滿一公斤時輸出一個脈沖，脈沖寬度≤150ms。外設定流量信號送入PLC NI04I模塊，流量外設定電流與流量設定值，工藝流量之間關系見下式：

流量設定值[Kg/h]=

I：流量外設定電流 單位mA

當I=4mA時，流量設定值=0

當I=20mA時，流量設定值=最大流量值

1.4 瞬時流量輸出

4-20mA由PLC的NI04I模塊輸出，瞬時流量電流值與最大流量值和瞬時流量值有如下關系：

瞬時流量電流[mA]=

當瞬時流量值=0時 瞬時流量電流=4 mA

瞬時流量電流=最大流量值時 瞬時流量電流=20 mA

2 校準技巧

基本校準重量即校準時所需在皮帶上投放的最小累積實物量。

根據國標0.5級秤要求，先確定被校皮帶秤最大流量的50%、90%左右校準點上的基本校準量，在工藝流量點上的基本累計校準量應大于等于被校皮帶秤累計指示器的最小分度值與被校皮帶秤校準時的最大允許誤差之比的2倍值。即：

W≥

式中：W—— 校準點上的基本累計校準量；

a—— 被校皮帶秤校準時的最大允許誤差；

R—— 被校皮帶秤累計指示器的最小分度值。

手動重物校準 在校準參數畫面，如果不要計算新K值，按“否”，返回校準菜單，不保存當前參數。要計算新K值，按“是”鍵，保存當前參數，然后進入校準結果畫面。系統用回歸分析法算出新K值，同時推算出校準的基本誤差：

基本誤差δ=（累計重量-校準重量）/校準重量×100%

K值計算完畢后，接受新K值，按“是”鍵，更新K值，清除表中參數。K值范圍為0.5541～15.6199，若新K值超出此范圍，則彈出“K值超范圍”報警畫面。

校零：校秤的作用是校準皮帶秤的零點和稱量準確性（準點）。由于電子皮帶稱是一種動態稱量設備，環境、皮帶等因素變化會影響稱量精度，因此需要定時進行校秤。校秤包括校零和校重。

校零的作用是校準皮帶秤的零點。零位值是當皮帶秤稱量區無料的情況下，將皮帶分成若干段，皮帶運行一圈PLC所記錄的各段的重量信號存于相應的存儲單元，同時計算出平均碼值，這些即為皮帶秤之皮重碼。該值的有效范圍為3200～6000，若超范圍，系統會彈出“V0超范圍”報警。

參考文獻

[1]YT8P系列雙托輥雙傳感器電子皮帶秤技術分析手冊，中國船舶重工集團第七研究院七七研究所.

[2]周范.新手共同學習SLC500編程步驟-全面實用的工控技術信息.2010.doc.plcjs.com.

[3]PLC控制電子皮帶秤使用說明書，杭州四五九機電設備有限公司.