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本文介紹了顆粒包裝秤稱重控制系統(tǒng)改造的情況及改造前后對比分析。針對包裝秤故障率高，維修費高，袋重出廠合格率達不到指標等問題，通過對5臺定量包裝秤稱重系統(tǒng)全部改造后，運行穩(wěn)定可靠，合格率100％，尿素耗損接近于零。
我公司是1996年建成并正式投產(chǎn)，尿素成品5臺顆粒定量包裝秤，承擔著一天1760t的尿素顆粒生產(chǎn)包裝任務(wù)。5條包裝線是日本東洋公司整套產(chǎn)品，其關(guān)鍵的稱重控制系統(tǒng)，卻是英國西蒙公司生產(chǎn)制造的產(chǎn)品。稱重控制系統(tǒng)COMPUTAPAKII，經(jīng)過幾年來實際運行，包裝出廠袋裝尿素的實際重量離散性較大、秤的故障率高、維修費用每年遞增，計算機統(tǒng)計數(shù)據(jù)無法使用等，并且袋重出廠合格率達不到生產(chǎn)指標，秤若不改造，將會給工廠造成更大的經(jīng)濟損失。2001年9月，西安磁林電氣有限公司按照我公司制定的“公平、合理”的原則對5臺定量顆粒包裝秤稱重系統(tǒng)全部改造，改造后至今運行穩(wěn)定可靠，而且產(chǎn)品合格率100％，尿素損耗接近于零。
1，原顆粒包裝秤使用情況
英國西蒙公司生產(chǎn)制造的5臺包裝單秤，料斗采用一點支承的端臂結(jié)構(gòu)、單只s型拉力傳感器，單秤包裝速度l5包／min，端臂梁單只傳感器，在包裝速度為15包／min以上，是國內(nèi)許多化肥行業(yè)都沒有嘗試過的，是國內(nèi)許多生產(chǎn)秤廠家不敢嘗試的，因為這種秤結(jié)構(gòu)難度系數(shù)較大，這種秤的優(yōu)點是很突出的。
1．1，稱重系統(tǒng)組成部分
稱重控制系統(tǒng)COMPUTAPAKlI，是由三塊PC791、PC792、PC793集成電路板組成的。PC791是電源電路板，PC792是模擬電路板，PC793是單板控制器電路板。傳感器是一個1O00NS型拉力傳感器，它是聯(lián)接稱重料斗和COMPUTAPAK11的橋梁，通過它將重量信號，轉(zhuǎn)換成電信號，傳送到COMPUTAPAK11。通過該控制箱來控制粗、細下料電磁閥、料斗料門電磁閥、夾袋器電磁閥。
1．2，稱重系統(tǒng)的主要原理
造粒出來的尿素顆粒通過皮帶系統(tǒng)進入30t料倉存貯，通過粗、細下料機構(gòu)進行控制，料進人稱量料斗，料的重量通過s型拉力傳感器，又把重量信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過PC791、PC792、PC793數(shù)模轉(zhuǎn)換，把該料斗中的料的稱重值，顯示到PC793的顯示窗口上，然后在控制料斗底門和套袋機構(gòu)電磁閥，裝入編織袋。COMPUTAPAKII，是整套秤的指揮中心，控制每袋重量精確度和包裝下料速度。PC791為PC792、PC793提供所需要的電源，并把s型拉力傳感器的信號傳送到PC792、PC793上。PC793發(fā)出的重量信號，袋數(shù)信號再反饋到PC791上，通過RS232接口和屏蔽電纜，傳送到中控計算機上，然后由計算機進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和管理。
PC792是模擬量印刷電路板，它安裝在PC791和PC792之間，產(chǎn)生一種激勵電源，供s型拉力傳感器使用，并且把傳感器送來的信號進行放大和轉(zhuǎn)換，然后進行模擬和數(shù)字轉(zhuǎn)換，把結(jié)果傳送到PC793上。
單板控制器PC793是一個單板機，這個單板機包括Z80CPU和EPROM軟件，它用于恒定數(shù)據(jù)的EEPROM，用于參數(shù)和運行記錄數(shù)據(jù)的CMOSRAM的管理，以及鍵盤接口和窗口液晶顯示的各類功能的處理。它上面裝有一個鎳鎘電池，該電池必須3年更換一次，為PC793、PC792相互導出數(shù)據(jù)和鍵盤輸入數(shù)據(jù)提供備用電源。
1．3，稱重系統(tǒng)的主要功能
5臺包裝機稱重系統(tǒng)，能對50kg和40kg兩種規(guī)格的顆粒尿素進行定量包裝，而包裝速度和該速度下的包裝精度，是一對反比例。下料速度快，包裝的袋裝重量精度就低，誤差較大，離散性也大。
由于包裝速度和包裝精度是一個反比例，除PC板自身使用的芯片影響之外，主要調(diào)整好粗、細下料的關(guān)閉值，而粗、細下料的關(guān)閉值除芯片自身的運算速度影響之外，還必須注意粗細下料的開口以及“飛行”物料自身跟蹤的補償。
稱重顯示窗口除正常顯示包裝重量外，還有一個顯示功能：用英文或縮寫顯示故障信息，空氣壓力低、范圍誤差、零點錯誤、供料門故障、卸料門故障、重量不足、重量超過慢循環(huán)、頂部料斗無料、存貯錯誤、電源故障、校準誤差等等，一旦運行過程中出現(xiàn)問題，立即報警，顯示出故障點信息。
1．4，稱重控制系統(tǒng)存在的問題
1．4．1，包裝精度低
1998年元月至2001年8月連續(xù)跟蹤復秤、統(tǒng)計，這5套進口定量包裝秤存在著共同特性，包裝速度15袋／min，雖然在國內(nèi)單秤中該速度名列在首，但離實際生產(chǎn)需要還有差距。包裝精度50kg±0、2合格率在97％左右，根本原因在于PC793控制板所有運用的一些芯片，它是80年代初的產(chǎn)品，運算速度、存貯和處理速度較慢。由于芯片運算處理速度較慢，就不能很準確地控制粗、細下料關(guān)機點。如果粗、細下料關(guān)機點控制得不好，“飛行中”的物料就更無法精確計算，由于“飛行中”物料不能準確計算自動跟蹤補償，也無法確切補差。從理論上講，自動補償增量校正常數(shù)只要平均誤差在校正死區(qū)以外，通過簡單地增或減舊的補償值，以增量校正常數(shù)，還能夠進行“飛行中”補償值的自動調(diào)節(jié)，補償(新值)=(舊值)+增量常數(shù)。但是，由于先天性不足，就無法準確地測量和計算，對每一袋稱重尿素顆粒來說，只能是一個模糊值。再者，從重量顯示窗口來看，它使用的是0．05kg的刻度間隔，每一袋稱重尿素至少在50g以上的偏差，由于刻度間隔過大，再加粗、細下料關(guān)機值無法準確定位，每袋補償值又是一個模糊值，零點跟蹤校秤就無法正常進行，自然每袋尿素多包150g至200g。由于每小時要包袋500多袋尿素顆粒，這樣就經(jīng)常出現(xiàn)超差(原國家標準±200g)，造成補償調(diào)節(jié)進入死區(qū)，這樣包裝出來的尿素超差越來越嚴重。幾年來，該秤全部工作在正偏差狀態(tài)，每天包裝1760t尿素，損耗5t尿素是常有的事情。1999年全年抽檢統(tǒng)計，包裝37923It尿素，就白白多損耗1030．3t尿素。
1．4．2，PC793故障率高
由于PC793是用一個備用電池支持和引導一些程序，在幾年的實際運行過程中，低級口令保護的參數(shù)經(jīng)常丟失，造成生產(chǎn)無法正常包裝，只能通過工程技術(shù)人員進行恢復。PC793運行幾個月，就出現(xiàn)故障，程序死機，必須把源程序重新寫入芯片，才能正常工作，PC791、PC792、PC793出現(xiàn)過無法修復的現(xiàn)象。
1．4．3，備件供應不足
PC791、PC792、PC793是進口的電子產(chǎn)品，該產(chǎn)品屬于英國西蒙公司生產(chǎn)的，其它公司無代用產(chǎn)品。國外的電子產(chǎn)品更新?lián)Q代較快，購買回的備件，又是改型的產(chǎn)品，無通用和互換性，給包裝生產(chǎn)造成極大困難。
1．4．4，修理費用較高
PC791、PC792、PC793是集成一體化電子元件，由于故障率較高，5臺秤經(jīng)常輪換著拿到外地去維修，總有一臺秤壞著不能用．不但影響生產(chǎn)的正常而且每年光檢修費用花幾萬元以上。
1．4．5，數(shù)據(jù)統(tǒng)計及管理無法進行
由于采用RS232傳輸數(shù)據(jù)，包裝袋數(shù)給計算機傳輸過程中經(jīng)常失真，特別是幾條線同時工作，計算機跟本無法同時接受和顯示，更不能進行統(tǒng)計和管理。無法用計算機管理數(shù)據(jù)，更不能分析處理包裝超差質(zhì)量事故。
2，秤重系統(tǒng)改造及運行情況
經(jīng)過幾年現(xiàn)場觀察，并對抽檢累計結(jié)果進行統(tǒng)計分析，5臺秤確實問題嚴重，給工廠造成嚴重的經(jīng)濟損失。于2000年3月公司召開專題會，決定先拿出一臺進行試驗性質(zhì)的改造，若改造成功，立即對其余4臺進行改造。3、4、5月對整個市場進行技術(shù)調(diào)研，并和幾個專門研制秤的廠家進行技術(shù)交流，結(jié)果是技術(shù)上都有滿足不了生產(chǎn)現(xiàn)場的需要，6月份開始和西安磁林電氣有限公司交談技術(shù)，并決定采用該公司研制開發(fā)的無線數(shù)傳系統(tǒng)在包裝系統(tǒng)實施應用。2000年6月至2001年3月21日，終于成功地改造了一套無線數(shù)傳智能稱重控制系統(tǒng)，先后十幾次對控制系統(tǒng)進行測試、改型、元件更換，對原來的3塊集成一體化電路板，用一塊進行代替，并且把無線數(shù)傳模塊也集中在這塊板上。通過大量的實際包裝測試，已遠遠超出提出的各項技術(shù)指標。又經(jīng)過60多萬袋，3萬多t長時間實際包裝考核，感到該秤穩(wěn)定可靠，各類技術(shù)指標理想。公司決定由機動處、質(zhì)檢處、生調(diào)處、尿素車間5個單位組成驗收小組，由主管副總經(jīng)理帶隊，對該秤進行一個星期不問斷考核?？己诵〗M對考核結(jié)果非常理想，決定對其余4臺進行立即改造，其余4臺在一個星期內(nèi)全部改造完畢，而且運行至今，未出現(xiàn)過任何故障。
2．1，改造稱重控制系統(tǒng)運行情況
5臺秤改造后從2001年7月至今，各類技術(shù)指標相當穩(wěn)定可靠，運行一年多來，沒有出現(xiàn)過任何故障。把原來的PC791、PC792、PC793控制系統(tǒng)，全部去掉，改換成MF2001NT無線數(shù)傳智能稱重控制系統(tǒng)，并且在每臺秤的稱量料斗旁加裝兩個上、下可自動移動的22．5kg砝碼進行跟蹤自動校秤。MF2001NT控制系統(tǒng)，采用雙面多功能顯示，把它要控制的每個工作狀態(tài)，通過發(fā)光指示燈，同時顯示在MF2001NT雙面操作盤上。把每袋實際重量值累計包裝通過無線數(shù)傳模塊，傳輸?shù)街锌赜嬎銠C上，計算機對秤的數(shù)據(jù)進行管理，并且反過來控制包裝機稱重控制系統(tǒng)。
2．2，MF200lNT的優(yōu)點
a．首先采用先進的集成芯片，使得運算和對粗細下料的處理速度加快，包裝速度快而準確，精確高而無誤。改造前最快15袋／min，改造后18袋／min。顯示刻度改造前是50g分辨率，改造后是lg分辨率顯示。所有的控制全部集中在這一塊主板上，主板布局設(shè)計精致合理，采用高效模擬電路設(shè)計和看門狗防死機電路設(shè)計，確保了整個定量包裝的可靠穩(wěn)定運行。主板沒有采用備用電池支持程序源，它將程序固化在芯片上，不受電源的任何影響。該主板采用專門針對50Hz電源抗干擾設(shè)計，而且具有防雷擊，防電磁干擾，防高溫關(guān)鍵器件，不再受溫度變化的影響。
b．稱量范圍擴大。改造前只有50kg和40kg兩種稱量方式，改造后具有從25~50kg連續(xù)稱量方式，只需在控制面板上調(diào)整一下你想要包裝的重量即可，不管多少公斤下料，稱量的下料速度都能在18袋／min。而且累積誤差始終接近于零點。由于主控板采用高速新型運算存儲芯片，整個運算快而準確，對傳感器送人的信號，能快速及時的運算，并把結(jié)果快速反映到粗、細下料電磁閥上進行控制。由于粗、細下料得到及時的關(guān)機，再加上批誤差為零跟蹤調(diào)整，使每一袋都控制在零點的20g±下波動。補償(新值)=補償(舊值)+(平均值誤差×比例常數(shù))，每包裝一袋尿素顆粒，都進行有效的測量，并存儲該值，再和目標重量進行比較，把誤差進行累加，從開始到最后都依靠累計偏差進行調(diào)整，這一袋稱量與目標重量比較多幾十克，下一袋就減少多出的80％，下一袋再減少80％。累積偏差始終調(diào)整著每一袋下料值，該秤離散性小，整個包裝都是在±20g偏差范圍內(nèi)工作。由于整個累積偏差近于零點，不管包裝多少袋尿素，都不會造成大量尿素損耗。從2001年10月到2002年8月累積損耗尿素3t多，是改造前損耗顆粒尿素的3‰，可見改造非常成功。
C．在雙面顯示操作盤上，用指示燈同時指示每個動作的工作狀態(tài)，便于操作工直接觀察。更便于維修人員對故障快速排除。料斗兩旁加一對校稱砝碼，在包裝運行過程中能按照自己設(shè)定的時間，比如8h、4h、1h等任意時間，自動加入強行校秤，或可以按校秤鍵，隨時校秤。這樣就徹底解決了粉塵粘貼料斗和環(huán)境溫度變化干擾包裝精度問題，使得校秤更加快捷方便，是國內(nèi)外還未采用過的。
d．無線數(shù)傳計算機管理系統(tǒng)。5臺稱重系統(tǒng)，把所有稱量數(shù)據(jù)的結(jié)果，通過自身的無線數(shù)傳模塊，快速傳輸?shù)街锌責o線數(shù)傳總模塊上，該模塊再傳輸給就近的計算機。無論計算機的開機與否，都不會影響與無線數(shù)傳的數(shù)據(jù)傳輸，也確保了每條線數(shù)據(jù)的真實性，不會失真。并不受任何干擾，又減少了5條線往中控放大量專用屏蔽電纜。無線數(shù)傳在顆粒包裝機與計算機之間開發(fā)應用，確保了計算機對所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計的完整性和可追溯性，以及對5臺秤的控制和管理性。計算機存有5臺秤的生產(chǎn)報表與數(shù)據(jù)統(tǒng)計，每條線的包裝袋數(shù)、超差記錄、累積偏差、下料稱重數(shù)據(jù)餅圖、動態(tài)分布圖表供隨機分析查看，所有這些并有永久性歷史檔案，供隨時查看前幾天，幾個月甚至幾年的該秤的包裝情況，為客戶質(zhì)量跟蹤可靠的依據(jù)。

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