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自動配料系統(tǒng)在冶金、建材、化工等行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，配料精度是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，配料系統(tǒng)的效率對生產(chǎn)過程起著決定性的作用。因此，提高自動配料系統(tǒng)的效率與配料精度是近年來很多企業(yè)關(guān)注的重點。
自動配料系統(tǒng)有以下顯著特點: 被測對象處于非靜止?fàn)顟B(tài); 在線自動測量; 在短時間內(nèi)進(jìn)行快速測量，要求系統(tǒng)有良好的時間響應(yīng)特性?；谧詣优淞舷到y(tǒng)的上述特點，在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計時，在保證可靠性的前提下，要求各個環(huán)節(jié)都要有較快的時間響應(yīng)特性，使自動配料系統(tǒng)的配料精度滿足要求。
一、自動配料系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理
1、自動配料系統(tǒng)的構(gòu)成
自動配料系統(tǒng)是機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，它由機械、檢測和電氣控制三大部分組成。機械系統(tǒng)的作用是完成對有關(guān)物料的存儲、輸送等功能，主要由給料機、輸送帶、料斗、料門開關(guān)等組成; 檢測部分的作用是對配料過程中的各種物料進(jìn)行稱重，主要由秤體、傳感器等組成，常用的檢測部分采用應(yīng)變式傳感器，彈性元件通過應(yīng)變片將物料重量轉(zhuǎn)變成微應(yīng)變信號，通過橋式電路轉(zhuǎn)變成電信號，輸出與物料量值成正比的模擬信號，可以采用實物標(biāo)定或電標(biāo)定的方式確定與電信號相對應(yīng)的準(zhǔn)確重量值。電氣控制部分的作用是在配料過程中進(jìn)行控制，控制物料的輸送、加料和卸料，主要由電動機、變頻器、稱重顯示器和計算機等組成。
2、自動配料系統(tǒng)的工作原理
自動配料系統(tǒng)的工作原理是: 首先根據(jù)配制比例設(shè)定各物料的給定值，由稱重控制器或計算機順序控制各種物料的加料，并檢測物料的加入量，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定物料的多少來控制下料電機的轉(zhuǎn)動速度，當(dāng)物料加量達(dá)到設(shè)定值時關(guān)閉此物料的進(jìn)料閥門，直到所有的物料按照設(shè)定加量值加量完畢結(jié)束配料。
二、自動配料系統(tǒng)的工作方式
根據(jù)生產(chǎn)要求，自動配料系統(tǒng)可以工作在以下三種工作方式:
1. 手動工作方式: 由操作人員利用手動按鈕進(jìn)行配料作業(yè)，計算機只是作為儀表來進(jìn)行顯示。該工作方式效率低，一般僅用于系統(tǒng)調(diào)試或某些特殊情況。
2. 計算機半自動工作方式: 由計算機按照操作人員的指令，實現(xiàn)相應(yīng)物料的配比。
3. 自動工作方式: 配料系統(tǒng)按照所選定的配料流程自動完成各項配料任務(wù)，期間基本不需要人員干預(yù)。正常生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)一般工作在自動工作方式。
在自動配料過程中，影響配料精度的因素較多，主要包括給料的速度和均勻度、料斗的震動、落差 (空中余料) 和過沖量等因素。料斗的震動使得傳感器得到的重量信號并不能準(zhǔn)確地反映料斗內(nèi)實際物料重量。落差是由于運動中的原料 (從給料機或閥門進(jìn)入到秤斗行程中的原料流)，還沒有到達(dá)秤斗的原料料面而產(chǎn)生的。過沖量是由于從電子裝置發(fā)出停止信號到閥門確實關(guān)閉或到給料機確實停止轉(zhuǎn)動要有一段延遲時間。其中所配物料的比重、流量和落差的大小不同造成的過沖量的隨機變化，給配料精度的控制帶來了較大的困難。
三、提高自動配料系統(tǒng)配料精度的控制方法
不同的生產(chǎn)過程，對自動配料系統(tǒng)的配料精度和工作速度有著不同的要求，自動配料系統(tǒng)大致有以下三種控制方式: 計算機、PLC 和定量稱重控制儀表三種控制類型。
1. 采用計算機進(jìn)行控制。
該種控制方式是在計算機的控制下，按用戶預(yù)先設(shè)定的配料方案自動稱量各種物料，自動對配料的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，完成配料過程。自動配料系統(tǒng)準(zhǔn)確配料的關(guān)鍵是控制下料電機的轉(zhuǎn)速和啟停，在配料過程中，根據(jù)下料量的多少，對電機的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，分為高速下料和低速下料等不同的下料模式，既可提高系統(tǒng)的工作效率，又可提高配料精度。當(dāng)實際下料與設(shè)定值差值較大時，采用高速下料模式，這樣可以提高系統(tǒng)的工作效率。當(dāng)已下料值接近于設(shè)定值時，采用低速下料模式，由于下料口與料盤間的空中滯留物料，達(dá)到控制提前量時，電機停止轉(zhuǎn)動。在實際配料過程達(dá)到控制提前量時，由于物料密度差異，當(dāng)電機停止轉(zhuǎn)動后滯留的空中物料質(zhì)量不同，所以系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)實際運行狀況設(shè)定電機停止的提前量。根據(jù)每種材料的落差補償系數(shù)確定給料結(jié)束時刻，待稱量斗穩(wěn)定后讀取料斗內(nèi)物料的最終重量并與設(shè)定值進(jìn)行比較，作為下一次重新選擇配料落差修正系數(shù)的依據(jù)。即當(dāng)前配料采用上一次配料的實測落差值與落差補償值的均值進(jìn)行落差補償，這種方式可使配料系統(tǒng)的配料精度隨配料次數(shù)增加而提高。
2. 采用 PLC 進(jìn)行控制。
PLC 通過將計算機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有機結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活、高可靠性的工業(yè)控制。在自動配料系統(tǒng)中，PLC 主要負(fù)責(zé)接收外部的開關(guān)信號，以此來判斷當(dāng)前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并輸出各種控制信號，控制接觸器、繼電器、電磁閥等部件進(jìn)行相應(yīng)的動作。根據(jù)具體的配料過程，在配料開始時，電機正常運行，給料系統(tǒng)高速下料; 在物料重量接近目標(biāo)值時采用 PLC 點動控制模式進(jìn)行點動下料，從而保證物料計量精度的要求。另外，PLC 還負(fù)責(zé)接收上位機的控制命令，完成自動配料的控制。
3. 采用專用定量稱重控制儀表進(jìn)行控制。
定量稱重控制儀表一般是為定量包裝、分選和自動配料等應(yīng)用場合專門定制的，該儀表具有采集重量信號并進(jìn)行處理、發(fā)出相應(yīng)控制信號的功能，安裝調(diào)試方便，是目前自動配料系統(tǒng)中較為常見的一種控制方式。采用定量稱重控制儀表對所配物料進(jìn)行檢測和控制，能夠較好地克服配料精度低的缺點，同時又具有直接實現(xiàn)質(zhì)量配比，可靠性高等優(yōu)越性。定量稱重控制儀表一般有快、慢兩種加料速度，在配料開始采用快加料，快加提前量是為慢加料過程確定加料量，到達(dá)設(shè)定值后采用慢加料，慢加提前量是補償空中飛料的影響，使稱量值盡可能地接近設(shè)定值。因此，根據(jù)實際生產(chǎn)過程對稱重儀表進(jìn)行設(shè)置，合理設(shè)置快加提前量與慢加提前量，就能較好地控制配料精度。通過對配料過程進(jìn)行試驗，對于不同物料，根據(jù)多次測量的誤差情況，設(shè)定控制提前量。該種控制方法適用于給料速度均勻的生產(chǎn)過程，如果給料速度波動大，將造成定量偏差大，影響配料精度。
四、總結(jié)與思考
目前，在配料過程中引入預(yù)測控制算法或采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制，對于不確定因素可以得到很好的控制，減小了配料誤差并加快了稱量的速度，是對精度要求較高的配料系統(tǒng)中較為常用的控制方式。

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