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鲁南衡器定量包装秤用软件的方式提高包装秤的

来源:未知   作者:定量包装秤    发布时间: 2017-10-23 11:26   浏览:

鲁南衡器定量包装秤用软件的方式提高包装秤的

定量包装秤是机、电一体化的产物。所采用的控制系统和机械结构都直接影响其计量精度和包装速度。控制系统包括硬件和软件两部分,本文主要探讨在不增加硬件成本的情况下,通过软件控制的方法,来提高定量包装秤的精度和速度。
 
     计量精度与包装速度是相互制约的。计量精度的提高,通常要降低充填速度,特别是要减小慢加料的流速。反之,要想提高包装速度,通常是以牺牲计量精度来换取的。既要高精度又要高速度,一般是以增加硬件成本为代价。比如,采用高速 A/D 转换芯片、三级加料机构或伺服无级加料机构等。本文探讨的是,在不增加硬件成本的基础上,如何通过软件控制方法,来提高定量包装秤的精度和速度。
    定量包装秤的控制系统有两种模式。一种是称重仪表 +PLC 模式;另一种是嵌入程控器控制功能的称重仪表。不论采取哪种方式,下面几种软件功能的设计,对提高定量包装秤的速度及精度都有很大帮助。

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一、采用复合式数字滤波方法
来自重量传感器的模拟信号经 A/D 转换成数字信号送微处理器,但由于定量包装秤工作环境比较复杂,各种干扰信号叠加在模拟信号上,造成 A/D 转换结果往往会偏离重量的真实值。因此,一次采样无法反映重量的真实值,必须连续进行多次采样,得到一组数据,然后对这组数据进行数字滤波,剔除误差,得到一个与重量真实值相近的结果。
    称重软件常用的数字滤波方法有:限幅滤波、平均滤波、滑动平均滤波、加权平均滤波等。在这些滤波方法中,选取样本数的大小直接影响重量信号的平滑度和灵敏性。样本数小,信号的平滑效果差,静态时重量显示值会跳动,不稳定;样本数大,信号的灵敏度下降,对重量的变化趋势不敏感,反应滞后,在重量快速变化时,系统的实时性得不到保证。
     对于定量包装秤的称重软件,人们希望在填充物料时,要对重量变化反应灵敏、跟踪快速、实时性好,充填精度高。采用小样本数非常适合这种动态称重。而大样本数使得重量信号平滑,显示稳定,适合静态称重。
在称重软件中如果采用单一的数字滤波方法和一个固定的样本数很难兼顾动态实时性和静态稳定性的要求。为了解决动态与静态对滤波结果要求不同的矛盾,一种复合的滤波方法,是将限幅滤波、平均滤波、加权平均滤波、滑动加权平均滤波相结合,并且在动态和静态时,采用不同的样本数,满足不同称重时期对滤波的要求。
 
 
 
二、采用检测“虚假重量”的方法,抑制充填中的过冲
    充填中,当快加料流速比较大时,会出现快加料结束后,仪表显示的重量瞬间超过截止量(预置目标量 -落差值),造成慢加料没动作,加料过程就结束了,但稳定后,实际重量并没有达到目标重量。这种现象称作过冲。
    过冲现象的产生,与包装秤的加料机构有关。包装秤常用的加料机构有:无级变速加料、快中慢 3 级加料、快慢 2 级加料。
    伺服电机控制的无级变速加料方式,从快加到慢加,中间有一个自适应的变速加料的过度,整个加料过程快速平稳,几乎没有过冲,是一种非常理想的加料机构,但成本较高。
    快中慢 3 级加料,在快慢加料中间,加入中加料做为缓冲,一定程度上缓解了快加料的冲击。其代价是增加一级加料机构,结构复杂的同时也增加了成本。
    快慢 2 级加料,快加料的过冲问题最严重,计量精度和加料速度的矛盾也最突出。但由于其结构简单特别是成本优势,市场上很多包装秤,采用这种加料机构。
    为解决过冲问题,称重软件通常的做法是在大加料结束时设置一个固定的时间参数———禁止判别时间。在这个时间内,不进行称重值与截止量 (预置目标量 - 落差值) 的比较,慢加料一直有效。禁止判别时间结束,恢复重量比较。禁止判别时间是一个可以通过面板设置的常数。对于充填流速稳定,过冲量变化范围不大的场合,禁止判别时间这个参数可以很好的抑制过冲。

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    为了解决高速充填中过冲量离散性这个问题,在设计种子小包装秤软件时,引入“虚假重量”这个参数。从快加料结束到截止量,这期间的重量是快加料的过冲量,也是虚假重量,对应虚假重量的这段时间称为“过冲时间”。在快加料结束时,启动禁止判别时间的同时对重量值进行监测。将监测到的重量值与截止量进行比较。如果当前的重量值大于截止量,这个重量是快加料过冲的虚假重量。在虚假重量持续期间不对重量进行判别;如果监测到的重量值回落到截止量以下 时,说明过冲已经结束。此时立即解除禁止判别时间,及时恢复对重量的判别。也就是将恢复重量判别的时刻从图 3 的禁止判别时间结束提前。从而避免了称重超差。对于禁止判别时间的设定,只要大于最大的过冲时间。就能确保每次的过冲都能得到有效抑制。
    这种按检测虚假重量抑制过冲的方法与常规的抑制过冲的方法相比,尽管禁止判别时间的起点是一样的,但结束点是不同的。常规的禁止判别时间是固定不变的,不管当前重量是多少,必须等到禁止判别时间结束才恢复重量判别,而这时很可能重量已经超过截止量了。而本文中的禁止判别时间是一个变量,它的大小是由过冲量来决定的。当虚假重量低于截止量,及时结束禁止判别时间并恢复对重量的判别。很好地解决了快加料料流过大引起的过冲和过冲量离散性的问题。
 
三、按剩余加料时间截止投料
    称重软件控制加料,通常的做法是,称重控制系统定时采样重量数据并进行处理,处理后的重量值与截止量进行比较,当重量值≥截止量时,结束投料。当重量值 < 截止量时,必须等待下一次数据处理结果。如果相邻两次数据处理结果重量变化较大,会直接影响计量精度。
 
    在数字滤波方式一定的条件下,相邻两次重量变化量与采样速度成反比。采样速度越快,相邻两次重量变化量越小;反之采样速度越慢,相邻两次重量变化量越大,甚至超过允许的计量精度。这种按剩余加料时间截止投料的软件处理方法,解决了由于采样速度带来的计量误差,特别是对于采样速度较慢的称重系统,计量精度会得到明显改善


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