本文讨论的GZ制砖自动配料机是一种用于免烧砖自动配料、自动称重计量的设备。在国家建材政策的调控下, 烧制红砖将逐渐退出市场, 随之而来的将是节能降耗的无污染建材———免烧砖。然而, 由于这个产业刚刚兴起, 一些国内的控制设备存在无计量或计量不准等问题。随着生产对自动控制的要求越来越高, 迫切需要开发一种可靠且有效的新型配料机。为了解决制砖用户的实际问题, 我所与临朐县志永机电科技有限公司合作开发了GZ制砖自动配料机, 其性能指标优于已有的同类设备。

一、配料机的工作原理
GZ免烧砖自动配料机由计量仓、储料仓、称重传感器、数字称重变送器、人机界面( 触摸屏) 、工业PLC( 含A/D模块) 、下位机执行设备组成。
1.称重传感器
称重传感器是整套系统的重要部件之一, 它的性能及准确度直接影响整个系统的性能及指标, 经过测试与比较, 设计研制中选择了S型称重压力传感器。
S型压力传感器具有准确度高、可靠性好、性能稳定、抗偏载能力强等特点。
2.数字变送器
数字变送器对传感器送来的模拟微信号进行放大,并转换成A/D模块需要的标准信号( 如4mA～20mA、0～10V DC等) , 它的准确度、可靠性直接决定了计量称重结果。在设计研制时, 笔者采用了KM- 01A型重量变送器。其技术指标如下:

( 1) 激励电源: 5V DC, 可驱动6支350Ω的模拟传感器
( 2) 量程信号范围: +40mV
( 3) 最小动态范围: 2mV
( 4) 电流输出: 最大负载电阻500Ω
( 5) 电压输出: 最小负载电阻10000Ω
( 6) 模拟输出分辨率: 1/10000
( 7) 最大A/D脉冲数: 1000000
( 8) 更新速率: 15次/s
( 9) 模拟输出类型可选择: ( 4～20)mA、( 0～20)mA、( 0～24)mA、( 0～5)V、( 0～10)V
( 10) 电源范围: ( 15～30)V DC
( 11) 工作环境: 温度: - 30℃～60℃湿度: ( 10～95)%RH, 无冷凝
( 12) 外形尺寸: 180mm( 长) ×120mm( 宽) ×50mm( 厚)

3.可编程逻辑控制器( PLC)
GZ免烧砖自动配料机采用独立的PLC, 配以16位模拟量处理模块, 实现了数据采集、常规控制和智能配料控制功能。智能配料控制软件编程, 符合国际标准IEC1131- 3《可编程逻辑控制器》, 支持顺序功能图、梯形图和功能块图编程方式, 并为用户提供了生成控制程序、配置系统硬件、读取诊断信息、在线监测变量、强制输出以及程序文档处理等各种功能。
4通道16位的高精度A/D转换芯片, 可以测量( 4～20)mA、( 0～20)mA、( 0～24)mA、( 1～5)V、+10V的信号;信号测量准确度为0.2%FS。

4.人机界面
( 1) 可以同时开启6个弹出窗口。
( 2) 新增留言板功能, 可更改笔的粗细、颜色, 并可使用橡皮擦功能等。
( 3) 方便易用而又强大的在线模拟和离线模拟功能, 使繁杂的程序设计变得轻松有效, 并可节约大量的工程调试时间。
( 4) 方便快捷的主从连接方式使多台触摸屏的互联通信简单易行、稳定可靠且效率出众。
( 5) 强大的32位RISC处理器的应用使MT500拥有更快的处理速度。

5.下位机执行设备
主要包括气缸、下料助力器等设备。
下料助力器的工作原理:由电器控制和气缸行程实现下料助力功能。通过电器的间歇开关实现电磁气缸的不间断来回行程, 推动下料助力器。
在某种物料下料过程中, 当前实际重量是随时变化的。若在下料过程中( 未达到设定值即某一料仓下料闸门处于开状态) , 当前重量30s内无变化, 说明出现堵料现象, 与之对应的下料助力器自动开启, 完成下料助力功能。湿度大的环境可选择下料助力器与下料闸门的同步开关。即下料闸门开, 与之对应的下料助力器同时工作。

二、配料机的技术指标
GZ免烧砖自动配料机的准确度等级为X( 2) 级。按照JJG564- 2002《重力式自动装料衡器》检定规程的要求,其各项技术指标如下:
( 1) 符合国家标准GB/T14492- 1993《出口电石包装钢桶》的要求。
( 2) 独立的电路控制, 4路16位模拟量的采集处理模块, 8路输入、6路输出开关量的采集、控制( 可扩展) 。
( 3) 符合JJG564- 2002的如下要求:①量程信号范围: ( - 40~40)mV②最小动态范围: ( 0~2)mV③工作电源: 220V AC④工作温度: - 10℃～40℃⑤工作湿度: <95%RH
三、结束语
GZ免烧砖自动配料机已于2007年5月19日通过山东省科技成果鉴定, 鉴定专家一致认为该设备设计合理、结构新颖、操作简单, 在制砖行业的自动配料技术方面处于国内领先水平。该设计安装了下料助力器, 采用PLC上位编程软件。通过电气的延时控制气缸的间歇性动作, 实现助力下料, 解决了因物料湿度大而出现的粘壁不下料现象, 提高了生产效率, 减轻了劳动强度, 具有一定的推广应用价值。

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