一、概述

    目前國內(nèi)外皮帶秤檢驗(yàn)主要有兩種方法，一種是實(shí)物檢驗(yàn)，另一種是模擬載荷檢驗(yàn)。前者是皮帶輸送什么物料就采用什么物料來比對檢驗(yàn)，后者則采用標(biāo)準(zhǔn)重量的金屬砝碼來進(jìn)行模擬實(shí)物載荷檢驗(yàn)。無論是動態(tài)掛碼、還是滾動鏈碼，循環(huán)鏈碼等模擬載荷檢驗(yàn)。都存在皮帶秤經(jīng)物料試驗(yàn)合格后，立即進(jìn)行模擬載荷試驗(yàn)。“建立起模擬載荷試驗(yàn)結(jié)果與物料試驗(yàn)結(jié)果的對應(yīng)關(guān)系，以便對模擬載荷裝置的結(jié)果進(jìn)行修正。”煩瑣的檢驗(yàn)方式影響了皮帶秤檢驗(yàn)工作的實(shí)施。

二、問題的提出

    在生產(chǎn)輸送物料過程中，所有物料輸送狀況是對整條皮帶都存在20%~100%的載荷率，

設(shè)計常用流量一般也在60%～80%，即使出現(xiàn)斷料工況，占輸送率比例也很小。因此正常輸送中的輸送狀況如圖1所示，而目前所有模擬載荷檢驗(yàn)都是在空皮帶上進(jìn)行，也就是說皮帶輸送物料時稱量段及稱量區(qū)域的受力狀況是“物料—物料—物料”；而模擬載荷檢驗(yàn)時受力狀況則是“空皮帶—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—空皮帶”。很顯然這種模擬載荷檢驗(yàn)?zāi)Ｊ疆a(chǎn)生不了整條皮帶物料輸送過程中那么大的皮帶張力和張力的變化，皮帶張力是隨載料的多少而變化產(chǎn)生所謂的“皮帶效應(yīng)”，這種效應(yīng)是皮帶秤稱量誤差的主要來源。為了探討如何解決皮帶秤檢驗(yàn)這一難題，筆者們收集了各方面技術(shù)資料，分析了多年來檢驗(yàn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，試圖研制開發(fā)出一個全新概念的檢驗(yàn)裝置。有一種檢驗(yàn)方法是：在皮帶上設(shè)定A點(diǎn)到B點(diǎn)特定區(qū)，物料在正常輸送過程中，皮帶秤從A點(diǎn)開始采樣到B點(diǎn)采樣結(jié)束，然后皮帶停下來將A至B點(diǎn)的物料全部刮下來進(jìn)行靜態(tài)稱量與皮帶秤采樣的累計量進(jìn)行比較修正，檢驗(yàn)工作也就完成。依據(jù)這個原理在一條輸料的皮帶上采取斷料造成一段空皮帶，與此同時一條標(biāo)準(zhǔn)重量的鏈碼自動置于皮帶空段進(jìn)入稱量段，建立一種“物料—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—物料”的皮帶秤檢驗(yàn)?zāi)Ｊ剑�皮帶秤只采樣�?biāo)準(zhǔn)鏈碼的累計量，與鏈碼的實(shí)際重量相等該皮帶秤的檢驗(yàn)工作也就完成了。經(jīng)過調(diào)研和分析討論，安徽銅陵市三愛思電子有限公司決定成立了技術(shù)攻關(guān)小組，試圖研制開發(fā)這種全新概念的皮帶秤檢驗(yàn)裝置。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計說明

    采用PLC控制技術(shù)，在輸送皮帶機(jī)輸送物料運(yùn)行中，通過控制給料機(jī)的啟/停自動建立一段空段L皮帶如圖示所示，與此同時收放鏈碼裝置自動地將每米重量相等的標(biāo)準(zhǔn)載荷平放在該段空皮帶上如圖3所示，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)載荷通過秤架的稱量區(qū)域的過程中，利用皮帶秤儀表中的軟硬件資源，對輸送中的標(biāo)準(zhǔn)載荷進(jìn)行稱量采樣，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)載荷通過皮帶秤的稱量區(qū)域后，儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將稱量采樣的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)載荷的每米重量自動的進(jìn)行修正，達(dá)到相當(dāng)于實(shí)物檢驗(yàn)的目的。

1、項(xiàng)目主要關(guān)鍵技術(shù)：

1）整個裝置采用PLC進(jìn)行控制設(shè)計。

2）采用標(biāo)準(zhǔn)載荷在布滿物料的輸送皮帶機(jī)的特定空段上替代空段上物料設(shè)計；

3）利用皮帶秤儀表在特定段上采集標(biāo)準(zhǔn)載荷單位長度的已知重量，并將所采集的結(jié)果自動地與標(biāo)準(zhǔn)載荷單位長度的已知重量進(jìn)行比較、修正技術(shù)；

2、主要技術(shù)指標(biāo)：

1）檢驗(yàn)裝置系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級：  0.1%

2）鏈碼準(zhǔn)確度等級：  M₂級 (≤0.05%)

3）儀表準(zhǔn)確度等級：  0.02%

4）適應(yīng)皮帶最高速度：3m/s

5）電 源：   

a、電壓：~220V    頻率：50Hz

       b、電壓適應(yīng)變化范圍  85~110%

       c、頻率適應(yīng)變化范圍  98~102%

6）工作環(huán)境

       溫度:  -10⁰C－50⁰C(儀表0⁰C－40⁰C)

相對溫度  ≤85%

    設(shè)計時應(yīng)參照國家計量法規(guī)，執(zhí)行皮帶秤國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程的相關(guān)條文。1、怎樣能造成輸料皮帶運(yùn)行中產(chǎn)生空段及控制空段長度，確保皮帶空段無殘余料。考慮了四種斷料方案：a）停止、啟動前一級的皮帶輸送機(jī)斷料；b）切換輸料系統(tǒng)的檔板斷料；c）在前級皮帶上采用犁料器斷料；d）采用翻板和物料暫存?zhèn)}斷料。

2、如何將標(biāo)準(zhǔn)鏈碼及時、準(zhǔn)確地放在皮帶空段，鏈碼收放應(yīng)裝置采用了PLC控制和變頻器技術(shù)。

3、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼經(jīng)過稱量段后又要迅速地離開運(yùn)行中計量皮帶，采用鏈條牽引又要保證鏈條不影響稱量時的標(biāo)準(zhǔn)鏈碼重量。

4、什么位置對標(biāo)準(zhǔn)鏈碼進(jìn)行稱重采樣最為合適，根據(jù)現(xiàn)場測試。

5、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼設(shè)計多長適用，14.4m相當(dāng)于4.8m秤架的3個稱量段采樣長度，采樣時間不低于4s。

6、累計器如何只采樣標(biāo)準(zhǔn)鏈碼的重量，控制皮帶秤測速傳感器。

7、輸送皮帶機(jī)低速（0.5～～1m/s）運(yùn)行容易控制，輸送皮帶機(jī)高速（2～3m/s）運(yùn)行難以控制，根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)作進(jìn)一步方案調(diào)整。

四、模擬試驗(yàn)機(jī)的測試

    由于科研經(jīng)費(fèi)和時間的關(guān)系，外加ICS—PJZ皮帶秤動態(tài)檢驗(yàn)裝置的試制是否能成功等主要因素的困擾，公司決定利用已有的設(shè)備組裝了一臺皮帶秤動態(tài)檢驗(yàn)裝置的模擬試驗(yàn)機(jī)，意在試驗(yàn)成功后，再進(jìn)行樣機(jī)試制。歷經(jīng)3個多月的艱苦努力，完成了、建立數(shù)字模型、制作******，試驗(yàn)場地手動模擬檢驗(yàn)，自動模擬檢驗(yàn)PLC控制試驗(yàn)。雖然存在一些有待解決的問題，但積累了不少經(jīng)驗(yàn)，收集了大量測試數(shù)據(jù)，為樣機(jī)制作，現(xiàn)場應(yīng)用提供了真實(shí)數(shù)據(jù)。

所具備的試驗(yàn)設(shè)備：

1、皮帶輸送機(jī)安裝皮帶秤作為計量皮帶；

2、給料機(jī)為計量皮帶提供給料、斷料、再給料，給計量皮帶設(shè)定區(qū)制造空料段；

3、另一臺皮帶輸送機(jī)改裝為鏈碼收放裝置；（加變頻電機(jī)）

4、單托輥皮帶秤一臺套；

5、PLC及變頻器、電控柜具有手動和自動功能；

6、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼；

7、臺秤及標(biāo)準(zhǔn)砝碼；

8、3468A數(shù)字萬用表（準(zhǔn)確度十萬分之一）

試驗(yàn)中的技術(shù)參數(shù)：

1、皮帶周長：l=19.4m

2、皮帶寬度：B=800mm

3、皮帶速度：v=0.486m/s

4、皮帶傾角：a=0

5、稱量段：L=0.5m

6、標(biāo)準(zhǔn)鏈碼：長度2m，重量20kg/ m

7、設(shè)定稱量段是1m，有效稱量段是0.5m。采樣時間做了1.5s和2s的兩種測試。

經(jīng)測試數(shù)據(jù)綜合分析，采樣時間不應(yīng)低于4s。

五、系統(tǒng)的程序控制

1、檢驗(yàn)裝置工作原理

    輸送計量皮帶啟動運(yùn)行30min后獲取皮帶3min的整圈零點(diǎn)值和皮帶空料段設(shè)定區(qū)4s的段零點(diǎn)值，給料機(jī)皮帶啟動，開始輸送物料。當(dāng)皮帶空段設(shè)定區(qū)第二次接近給料機(jī)落料口時給料機(jī)皮帶停止大約4s后，再啟動運(yùn)行輸料，制造一個大于2m長的空料段。當(dāng)空料段接近放鏈碼口時，標(biāo)準(zhǔn)鏈碼自動置于空料段，形成“物料—標(biāo)準(zhǔn)鏈碼—物料”的模式進(jìn)入皮帶秤稱量段稱量。標(biāo)準(zhǔn)鏈碼經(jīng)過稱量段后自動收起。

2、程序控制時間設(shè)定

1）測定鏈碼收放裝置在正常運(yùn)行狀態(tài)下，鏈碼到達(dá)計量皮帶的時間T1；

2）根據(jù)計量皮帶的速度計算鏈碼全部落在計量皮帶上的時間T2；

3）根據(jù)T1、T2并考慮落差時間，測定給料皮帶啟動點(diǎn)時間T3到停止點(diǎn)時間T4，測定給料皮帶重新啟動位置的時間T5。注意保證鏈碼準(zhǔn)確地落在計量皮帶空料段內(nèi)；

4）當(dāng)鏈碼頭部運(yùn)行到稱量段前一組輔助托輥時的時間為T6，鏈碼收放裝置運(yùn)行速度由等于計量皮帶的速度減低15%的速度運(yùn)行。從而保證鏈碼的牽引鏈條放松，鏈碼自由地通過稱量段；

5）當(dāng)鏈碼頭部運(yùn)行到稱量段后一組輔助托輥時的時間為T7，啟動儀表累計量（可通過接通測速傳感器或其他控制方式）；

6）根據(jù)鏈碼長度及計量皮帶的速度計算有效計量鏈碼長度時間，然后斷開測速傳感器使儀表停止累計，累計量應(yīng)為采樣有效鏈碼長度的重量；

7）當(dāng)鏈碼有效長度稱量完畢時T8，將鏈碼收放裝置速度轉(zhuǎn)為計量皮帶速度一樣轉(zhuǎn)動；

8）當(dāng)鏈碼全部轉(zhuǎn)動到鏈碼收放裝置上方時T9，將鏈碼移動速度減低在額定速度的10%運(yùn)行；

9）控制在低于額定速度的10%運(yùn)行時間T10，使鏈碼能準(zhǔn)確地到達(dá)起始位置停下。

3、儀表部分特殊功能

1）儀表應(yīng)能在皮帶空料段（即計量段）內(nèi)完成段零點(diǎn)檢驗(yàn)；

2）儀表具有在計量段內(nèi)累計稱量的功能，其分辨率和采樣速率比常規(guī)儀表高；

3）儀表同時也具有常規(guī)儀表所具有的功能；

4、電控部分的要求

1）安裝好啟動非接觸式感應(yīng)元件，

2）鏈碼處于準(zhǔn)確的啟動位置，其控制誤差應(yīng)不大于15mm。（可采用手動操作來校準(zhǔn)）

3）按下復(fù)位開關(guān)，控制系統(tǒng)處于自動位置，準(zhǔn)備就緒可進(jìn)行皮帶秤動態(tài)檢驗(yàn)；

4）將各檢測時間寫入PLC中，通過三到五次的調(diào)試，并與儀表的配合，應(yīng)達(dá)到整個系統(tǒng)過程的自動控制功能準(zhǔn)確無誤；

六、結(jié)論

    ICS—PJZ皮帶秤動態(tài)檢驗(yàn)裝置的******試制數(shù)據(jù)，其結(jié)論是：在皮帶低速(0.5m/s)運(yùn)行，單托輥秤架稱量,準(zhǔn)確度可達(dá)1%，與實(shí)物檢驗(yàn)比對相對誤差在±0.5%。由于條件限制它只是完成了試制工作的前期工程，畢竟提出了皮帶秤檢驗(yàn)的全新概念，對皮帶秤檢驗(yàn)技術(shù)有所突破性。只要解決好輸料系統(tǒng)的斷料，控制系統(tǒng)中的速度。提高儀表中的分辨率和采樣速率等對存在不足的問題就會迎刃而解，采用四托輥秤架提高準(zhǔn)確性、重復(fù)性，該裝置若研制成功，它將替代目前市場上所有大流量的皮帶秤檢驗(yàn)裝置。