粉末稱重混合裝置系統(tǒng)

粉末稱重混合裝置系統(tǒng)

粉末稱重混合裝置系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域本涉及了一種粉末稱重方法，更準(zhǔn)確地說，是涉及了一種精度高、應(yīng)用范圍廣和工作時間短的稱重方法，該方法是在稱重設(shè)置值和實際稱重值的基礎(chǔ)上，使用模糊推理的方法，改變隨后周期的粉末供料流速來實現(xiàn)的。
還涉及粉末稱重混合機(jī)，在將各種粉末稱重后，該混合機(jī)將它們混合起來，然后得到新的物質(zhì)。
傳統(tǒng)的粉末稱重方法是利用主要包括測力傳感器的稱量系統(tǒng)來進(jìn)行稱重的。
已有的控制系統(tǒng)是靠在上述計算稱重周期中被稱重物質(zhì)根據(jù)所花費(fèi)時間得出的平均流量和總的出料重量來調(diào)整在隨后的稱重周期中所花時間和流量的系統(tǒng)。然后，這些系統(tǒng)在平均流量的基礎(chǔ)上得出與目標(biāo)重量的偏差。
到目前為止，還沒有能按照在接收容器中稱出的實際重量值來順序地改變流速的閉環(huán)稱重控制方法。
而且，在傳統(tǒng)的粉末稱重混合機(jī)內(nèi)，當(dāng)粉末從幾個送料容器(或幾個罐)中被送到一個接收容器的時候，每臺送料容器都須有一個單獨(dú)的稱重設(shè)備與之相連。

兩臺粉末容器就必須使用兩臺稱重設(shè)備。對于這些各個單獨(dú)設(shè)置的稱重設(shè)備的閉環(huán)控制(特征之一)，就需要有用于流量預(yù)測控制的雙環(huán)路控制功能。
這就是說，由于粉末的流量是隨著存留在送料容器內(nèi)的粉末量，目標(biāo)重量，以及粉末的各種物理性能變化值的變化而改變，所以用單一的控制功能不可能進(jìn)行所希望的高精度稱重。
另外，還有一些稱重方法可實現(xiàn)改變到接近于設(shè)定的目標(biāo)重量的較慢流速的高精度稱重，這種方法是利用具有改變到不同流速的固定狀態(tài)的性能的裝置完成的。

另一方面，改變流速的流量調(diào)節(jié)器可以串聯(lián)設(shè)置。但是這里為有控制功能也需要用雙環(huán)控制。
使用雙環(huán)控制功能的原因在于，如當(dāng)使用離散式控制裝置時，可以計算出帶有單一控制裝置的控制功能，因此，事實上不需要兩臺控制裝置。然面從軟件和輸入、輸出的數(shù)量的觀點上看，這仍可看作是兩臺控制裝置。
此外，還有一些與上述方法有關(guān)的預(yù)測在終止稱重和剛要停止流動時流入到稱重容器中的數(shù)量的方法。
由于傳統(tǒng)的稱重控制方法在給定的范圍內(nèi)有固定的稱重狀態(tài)，這些方法有的具有固定的流速，有的將流速分成兩級并在兩級之間變動，它們有如下缺陷(1)稱重**度由于存在粉末物理性質(zhì)方面的干擾和變化，所以有時精度不能保證。
因此，選擇輸送設(shè)備時，將根據(jù)粉末的物理性質(zhì)的不同而選用不同的輸送裝置，比如，若是顆粒狀粉末，就采用閘板式的，因為這種粉末有較好的流動特性；若是流動特性差的粉末，就采用螺旋送料器。但是按照單個的法則是不能確定粉末的流動特性的，而流動特性是隨著粉末的阻力、粉末的形式和振動等干擾因素而變化的。
吸濕粉末和易形成分流的粉末的流動特性尤其要隨著存料條件而變化。因此，在能長時期存儲于送料容器中粉末的這種系統(tǒng)中，粉末的流動特性還要隨著環(huán)境狀態(tài)，比如溫度、濕度以及振動器，用于加快粉末流動特性的氣錘等輔助設(shè)備所產(chǎn)生的振動而引起的變化而改變。這樣，稱重的**度便隨著送料的流動狀態(tài)而下降。因此，必須對儲存數(shù)量加以限制，并對設(shè)備的安裝條件加以限制，這使得零部件的初始投資和操作費(fèi)用增加。這些限制對保持稱重的**性來說是必要的。
(2)稱重范圍稱重范圍窄。
原因在于，即使在系統(tǒng)的一部分流動停止后，還存在著由系統(tǒng)的延遲引起的殘余流入量。由于總量是靠流速來確定的，所示當(dāng)流速固定時，流入的容許總量可由縮小稱重范圍來保證。因而，即使是在對相同的粉末稱重時，如果稱重設(shè)置值有很大的偏差，稱重設(shè)備必須適合每個稱重范圍，這樣設(shè)備的組件數(shù)目也要增加。
(3)稱重時間稱重時間受目標(biāo)重量支配。
當(dāng)目標(biāo)重量小時，稱重時間就短，而目標(biāo)重量值大時，稱重時間就長。根據(jù)目標(biāo)重量，所需的稱重設(shè)備采用適合于生產(chǎn)周期的稱重時間，而且稱重設(shè)備的組件數(shù)目也因此而增加。此外，如果當(dāng)幾種粉末要混合成一種新的混合粉末，幾個目標(biāo)重量是不一致時，系統(tǒng)的生產(chǎn)能力由原先未混合的材料來確定，這些材料需要*長的稱重持續(xù)時間。
此外，在傳統(tǒng)的粉末稱重混合機(jī)中，由于上述原因，對于各送料容器，都需要安裝許多稱重設(shè)備的各自獨(dú)立的控制元件。為了提高生產(chǎn)能力，取得每個*佳稱重時間，需要安裝上述控制元件，所以使系統(tǒng)較為復(fù)雜，而且稱重設(shè)備還要增加許多組成部分。
基于上述事實，本發(fā)明要提供一種非常經(jīng)濟(jì)的粉末稱重混合機(jī)
(1)由于減少了設(shè)備組件的數(shù)量，因而使初始投資減少；(2)由于減少了設(shè)備組件的數(shù)量，從而減少了花費(fèi)在維護(hù)設(shè)備方面的勞動；(3)由于減少了設(shè)備組件的數(shù)量，提高了可靠性，從而減少了生產(chǎn)事故；(4)由于減少了原材料的損耗，從而減少了操作費(fèi)用。
該稱重控制設(shè)備不只是不受由于粉末物理特性上的干擾和偏差引起的流速改變的影響，使稱重的精度得以提高，而且還保證了有較寬的稱重范圍。該稱重設(shè)備可在不受目標(biāo)重量大小支配的情況下，在短時間內(nèi)完成稱重。這樣，便可以構(gòu)成一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)在減少了原材料損耗的同時，提高了生產(chǎn)能力和簡化了組成部分。
基于以上考慮，本發(fā)明是要提供一種粉末稱重方法，該方法不受由于粉末物理特性上的干擾和偏差引起的流速改變的影響，來實現(xiàn)高精度稱重，該方法確保了一個較寬的稱重范圍，而且還能在不受目標(biāo)重量大小支配的短時間內(nèi)完成稱重。
本發(fā)明的上述任務(wù)是靠使用粉末混合機(jī)來完成的，該混合機(jī)利用了稱重控制設(shè)備，而該控制設(shè)備采用閉環(huán)控制和在模糊推理基礎(chǔ)上的控制，使得流速時刻都可以變化。這種混合設(shè)備可以減少上述的稱重控制設(shè)備中的組成部分的數(shù)量。
本發(fā)明的粉末稱重混合機(jī)是使用了如下基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的1.幾個送料容器是儲存需要稱重粉末的幾個容器。
該容器的容量應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
本發(fā)明沒有對容器內(nèi)的存放材料的數(shù)量加以限制。從理論上說，稱重也可以在村料的存放量減少到零的情況下進(jìn)行。而且，只要測量不受材料的物理特性(比如顆粒的大小，等等)的影響，任何粉末都可以在存放量減少到零的情況下進(jìn)行稱重，并且能使粉末流出。
2.流量調(diào)節(jié)器流量調(diào)節(jié)器的數(shù)量與送料容器的數(shù)量相一致。例如，調(diào)節(jié)器靠控制螺旋送料器的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來控制流量。使用有開口的閘板時，利用一個位置命令改變開口大小來改變流量。
此外，螺旋送料器和開口閘板的流動特性，解釋在旋轉(zhuǎn)計數(shù)率和開口度都在稍大于零并且流動是出現(xiàn)在*大速度和*大開口度的大約10％的情況下，為什么外流不會發(fā)生的原因。
交流伺服電機(jī)或類似裝置可用來作為驅(qū)動器。
(3)幾個接收容器容器的容量與生產(chǎn)的規(guī)模相適應(yīng)。
(4)幾個檢測器安裝在幾個接收容器上，檢測器稱出送到接收容器內(nèi)的粉末的重量。對于可以混合在一起的粉末，可在一個接收容器內(nèi)進(jìn)行累積稱重。
(5)稱重控制設(shè)備控制設(shè)備采用閉環(huán)控制和改變流速的方式進(jìn)行操作。這種控制采用模糊推理的控制系統(tǒng)，允許流量調(diào)節(jié)器內(nèi)的粉末隨流速發(fā)生變化。這就是說，在流量調(diào)節(jié)器中粉末輸送的初始速度是由流量調(diào)節(jié)器內(nèi)的流量特性和稱重設(shè)置值來確定的。此后，輸送速度的改變便由以實際稱重值和稱重設(shè)置值為根據(jù)的模糊控制來確定。
(6)轉(zhuǎn)換設(shè)備把稱重控制設(shè)備的輸入量轉(zhuǎn)換成與前述的流量調(diào)節(jié)器相聯(lián)的幾個輸出量中的一個輸出量。
(7)移動設(shè)備用來輸送接收容器的移動設(shè)備。使用自動送料機(jī)或可用來進(jìn)行輸送的其它輸送裝置。但是也存在接收容器本身就具有輸送功能和輸送功能與接收容器分離等情況。
以上給出了本發(fā)明的基本構(gòu)成。本發(fā)明還要使用能改變流速的閉環(huán)稱重控制設(shè)備。而且，稱重控制設(shè)備是在模糊推理的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的。
本發(fā)明的上述幾個目的是靠閉環(huán)粉末稱重方法來實現(xiàn)的，該方法是利用粉末從送料容器被送到接收容器的過程時稱出的實際稱重值與任意設(shè)置的目標(biāo)重量來改變粉末的供料流速的。輸送的速度是靠運(yùn)用了目標(biāo)重量和流量調(diào)節(jié)器的流量特性進(jìn)行模糊推理來改變的，其中流量調(diào)節(jié)器控制流動速度以便確定粉末在稱重之前通過流量調(diào)節(jié)器時的輸送速度。然后在目標(biāo)重量和順序觀察到的實際稱重值的基礎(chǔ)上進(jìn)行模糊控制。
圖1是已有技術(shù)的測量混合機(jī)的示意圖；圖2是能夠應(yīng)用本發(fā)明的**實施例的粉末稱重設(shè)備的示意圖；圖3是解釋圖2中設(shè)備的控制過程的方框圖；圖4、5、6和6A是解釋模糊控制的曲線圖；圖7是通過螺旋送料器的兩種粉末的流量特性曲線圖；圖8到圖10是根據(jù)本發(fā)明的幾個實驗實例的稱重特性的曲線圖；圖11是一種用于各種粉末的稱重混合機(jī)的一個實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖12是解釋圖11中設(shè)備的控制方框圖；圖13是按照本發(fā)明的另一個實施例的稱重混合機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；圖14是解釋圖13中的設(shè)備的控制方框圖；圖15表示具有兩個稱重容器的固定式粉末稱重混合機(jī)；圖16是本發(fā)明的可移動式粉末稱重混合機(jī)中的一個實例的工藝流程圖；圖17是本發(fā)明的閉環(huán)控制方式的方框圖；圖18是表示流量調(diào)節(jié)器的流量特性曲線圖。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例。。
圖2表示適用于作為本發(fā)明的一個實施例的粉末稱重設(shè)備。該實施例說明一種在接收容器中進(jìn)行的加法稱重。粉末被送到放置在下游端的接收容器里。
圖中，儲料漏斗1作為一個儲存要稱重的粉末的送料容器。螺旋送料器2作為一個控制粉末流速的流量調(diào)節(jié)器，它位于儲料漏斗1的外部。閘板門3能夠使流動停止。稱重漏斗4作為一個具有稱重功能的接收容器，它放置在測力傳感器5的頂部。測力傳感放大器6將測力傳感器5的輸出信號放大。稱重控制器7控制螺旋送料器2和閘板門3。伺服驅(qū)動器8由稱重控制器7控制，而它又驅(qū)動伺服電機(jī)9，伺服電機(jī)9驅(qū)動螺旋送料器2旋轉(zhuǎn)。螺旋送料器2能夠靠改變它的旋轉(zhuǎn)速度在一個較寬的范圍內(nèi)改變粉末的輸送量。
現(xiàn)在利用圖2和圖3的控制方框圖來解釋本發(fā)明的粉末稱重方法。
當(dāng)一個任意數(shù)量的目標(biāo)重量送入稱重控制器內(nèi)時，稱重控制器7的模糊控制部件72根據(jù)預(yù)先知道的螺旋送料器2的流量特性，運(yùn)用模糊推理計算出螺旋送料器2的初始旋轉(zhuǎn)速度。
與此同時，開始進(jìn)行稱重，稱重控制器7打開閘板門3，并且螺旋送料器2的伺服電機(jī)9以其初始旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，用這種方式控制伺服驅(qū)動器8。
用這種方法，將粉末從儲料漏斗1輸送到稱重漏斗4，實際重量是使用稱重漏斗4來測得的。這時，稱重漏斗4被用于觀測實際重量，該實際重量在以前描述過的控制循環(huán)中是不斷變化的。實際重量由測力傳感器5稱出，并且經(jīng)過測力傳感放大器6反饋到稱重控制器7。
除了計算在預(yù)置目標(biāo)重量設(shè)定值和實際反饋重量之間的偏差和在一段時間內(nèi)的偏差變化之外，稱重控制器7內(nèi)的濾波計算部件71還要對這兩個量進(jìn)行低通濾波處理。
模糊控制部件72根據(jù)經(jīng)濾波處理所觀測量進(jìn)行模糊推理來改變流速，并計算在下一控制循環(huán)中螺旋送料器2的旋轉(zhuǎn)速度。
現(xiàn)在來描述模糊推理。用在模糊控制系統(tǒng)的模糊推理，是由操作人員來進(jìn)行模仿控制的。如果操作人員觀測到目標(biāo)值和測得值之間的偏差較大，而這個偏差的時間變化率較小，那么操作人員就會提高流速，以便非常迅速地減小偏差。另一方面，如果操作人員觀測到偏差較小，但偏差的時間變化率稍大時，操作人員就會稍微減小流速。

由于使用粉末稱重混合裝置系統(tǒng)，粉末稱重混合機(jī)可以從多個粉末供給漏斗累積稱重各種粉末，在一個接收漏斗中接收這些粉末，并且在其中混合它們。稱重控制裝置中配有轉(zhuǎn)換設(shè)備，它們閉環(huán)方式進(jìn)行控制操作，其中根據(jù)各種供給粉末的目標(biāo)重量，利用模糊推理，由稱重控制裝置改變流過各種流量調(diào)節(jié)器的流量。每個粉末供料漏斗帶有與粉末供給管路相串聯(lián)的流量調(diào)節(jié)器。把從供料漏斗來的供給粉末的稱重設(shè)備置于接收漏斗的旁邊。本發(fā)明的另一個特征是具有接收容器的可移動設(shè)備。在本發(fā)明控制設(shè)備的系統(tǒng)中，既使在較寬的稱重范圍內(nèi)，也有可能在短時間內(nèi)并且快速地完成稱重測量。由于干擾和粉末的物理性質(zhì)上的變化，甚至有大塊的組成部分時，流速發(fā)生變化，對稱重的精度也不會產(chǎn)生什么影響。由于減少了稱重設(shè)備元件，組成部分簡化了，從而增加了生產(chǎn)能力?？看笠?guī)模制備的方法，可以有效地減少原材料的損耗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，原始投資，維護(hù)費(fèi)用和操作費(fèi)用都可以減少，并且增加了可靠性。
粉末稱重混合裝置系統(tǒng)要求1.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設(shè)置所測量粉末的目標(biāo)重量；用一個流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)由送料容器輸送到接收容器粉末的流速；測量輸送到所說接收容器中的粉末重量；確定在所說的測量重量與所說的目標(biāo)重量之間的偏差；確定所述偏差的時間變化量；根據(jù)所說偏差及所說的偏差的時間變化量，使用模糊推理得出在下一個控制周期中所希望的粉末流速；以及在所說下一個控制周期中，對應(yīng)于所希望流速再次調(diào)整流速，并且重復(fù)所說的測量步驟，所說的兩個確定值步驟，及所說的執(zhí)行步驟；在所說的流量調(diào)節(jié)器中有一個死區(qū)，在該死區(qū)內(nèi)，所說的調(diào)節(jié)器的初始運(yùn)動產(chǎn)生了基本為零的流速，而且在使用模糊推理的過程中所說的死區(qū)也與零流速有關(guān)。
粉末稱重混合裝置系統(tǒng)要求2.一個粉末稱重方法，由下列步驟組成設(shè)置所測粉末的目標(biāo)重量；用流量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)由供料容器輸送到接收容器的所說粉末的流速；測量輸送到所說接收容器內(nèi)的粉末重量；將測量到重量輸入到低通濾波器中進(jìn)行處理；確定經(jīng)過所說低通濾波器處理的測量重量與目標(biāo)重量之間的偏差；確定所說的偏差的時間變化量；根據(jù)所說偏差及時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及，在所說的下一次控制周期中，相應(yīng)于所希望的流速再次調(diào)節(jié)流速，并且重復(fù)測量步驟，兩個確定數(shù)值的步驟，及執(zhí)行步驟。
粉末稱重混合裝置系統(tǒng)要求3.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設(shè)置所測粉末的目標(biāo)重量；用流量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)由供料容器輸送到接收容器的所說粉末的流速；測量輸送到所說接收容器內(nèi)的粉末重量；確定在測得量與目標(biāo)重量之間的偏差；確定所說偏差的時間變化量；根據(jù)所說偏差及時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速，將用在模糊推理中所說的偏差及偏差的時間變化量的從屬度函數(shù)劃分成有更小間隔的幾個組，以使偏差和時間變化量的值更??；在所說的下一個控制周期中，相應(yīng)于所希望的流速，再次重復(fù)所說的測量步驟，所說的兩個確定值步驟及執(zhí)行步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的粉末稱重方法，其中對于每個所說的從屬度函數(shù)至少某些間隔在半對數(shù)座標(biāo)軸上為等間隔。
5.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設(shè)置所測粉末的目標(biāo)重量；通過流量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)由送料容器輸送到接收容器的粉末流速；測量輸送到所說接收容器中的粉末重量；確定測量重量與目標(biāo)重量之間的偏差；確定所說的偏差的時間變化量；根據(jù)所說的偏差及所說的時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及在所說的下一次控制周期中，根據(jù)所希望的流速，再次調(diào)整流速，并且重復(fù)所說的測量步驟，所說的兩個確定步驟，及所說的執(zhí)行步驟；根據(jù)流量調(diào)節(jié)器的流量特性和目標(biāo)重量，利用模糊推理來確定通過流量調(diào)節(jié)器的初始調(diào)整過的流速，所說的目標(biāo)重量的從屬度函數(shù)有取決于目標(biāo)重量的多級形式。
6.一種粉末測量混合裝置，包括多個供料容器；多個附加在所說各個供料容器出口處的流量調(diào)節(jié)器；多個附加在所說的流量調(diào)節(jié)器的各個輸出端的供料管路；一個在所說的多個供料管路之間可移動的接收容器，該接收容器收集經(jīng)過多個流量調(diào)節(jié)器的粉末；測量裝置，它用于測量出不論來自那個供料管路進(jìn)入到接收容器內(nèi)的粉末重量；確定裝置，它用于測定在測量重量與目標(biāo)重量之間的偏差，以及偏差的時間變化量；控制裝置，它根據(jù)所說的偏差及偏差的時間變化量，按照模糊推理進(jìn)行操作，得出下一次控制周期中控制裝置的所希望的流速；以及轉(zhuǎn)換裝置，它用于轉(zhuǎn)換控制裝置的一個輸出量，以選擇使用所說的流量調(diào)節(jié)器中的一個。
全文摘要
一種粉末測量設(shè)備和粉末測量混合裝置，其粉末由供料漏斗傳輸?shù)綔y量漏斗中，粉末流速由接在漏斗上的流量調(diào)節(jié)器控制。對測量漏斗的重量進(jìn)行監(jiān)測?？刂破靼褱y得重量與目標(biāo)重量進(jìn)行比較產(chǎn)生一個偏差以及一個偏差的時間變化量?？刂破鞲鶕?jù)模糊推理進(jìn)行操作，以得出在下一個控制周期中所希望的流速。該所希望的流速被輸送到流量調(diào)節(jié)器?？梢允褂脦讉€帶有流量調(diào)節(jié)器的供料漏斗。在混合測量的不同階段，控制器的輸出在不同的流量調(diào)節(jié)器之間轉(zhuǎn)換。另外，在幾個不同供料漏斗間可移動測量漏斗，以避免使用復(fù)雜管路。