配料是饲料加工业中的核心技术 , 配料系统是饲料生产的关键环节。随着计算机技术的迅速发展, 以工业控制计算机为核心的微机配料系统因其体积小、 结构简单、 操作方便、配料速度快 、 精度高等优点, 逐步被广大饲料生产厂家采用 。微机配料系统能否正常工作 ,对生产的连续进行和产品品质有着直接的影响。因此了解微机配料系统的工作原理, 诊断并及时排除系统故障,就显得尤为重要 。

1　 微机配料系统的工作原理

1. 1　 配料系统的主要功能模块 

1. 1. 1　 开关量及控制信号形成电路    该电路包括: 电子秤斗门和混合机门的开足行程开关、关紧行程开关 ; 强电柜中的中间继电器 、 交直流接触器线圈及其辅助触点; 键盘上的命令键; 人——机界面上的各种触摸式开关等。这些部件工作时 ,就会发出一系列逻辑信号 ,主机就是通过对这些逻辑信号的采集和处理, 从而了解整个配料系统各个设备的工作状态和运行情况 。例如混合机门和电子秤斗门的关紧行程开关对主机发送“门关紧”逻辑信号, 主机可断定混合机和电子秤处于准备就绪状态 ,系统可以进行配料 。

1. 1. 2　 光电隔离电路 　 这一电路的主要部件是光电耦合器,主要用于数字电路中 ,用来传递逻辑信号 ,又能进行电气隔离 。尤其用于生产现场使用的微机或数控装置与外围设备之间的衔接, 对外界干扰的抑制作用十分明显 。光电耦合器的应用,提高了配料系统的抗干扰性能和工作可靠性。

1. 1. 3　 开关量输入 、 输出电路　 电平转换器是该电路的主要器件。在配料系统中使用了不同类别的逻辑器件 ,由于代表同一逻辑状态的逻辑电平不相同,欲正确传递逻辑状态 ,就要用电平转换器进行电平转换 。开关量输入电路在配料系统中的作用, 就是把代表开关信号的逻辑电平转换为主机能够接收的电平信号。开关量输出电路的结构与输入电路基本相同 ,而作用却与其相反。

1. 1. 4　 传感器及其采样电路 　 称重传感器的主要作用是把被称量物料的重量, 按一定函数关系一次转换为一定幅值与极性的电信号( 电流或电压) 。采样电路采集传感器输出的并且代表了重量的电信号,并把这一信号传送给放大电路 ,经过放大的电信号 ,作为 A/D( 模/数) 转换器的模拟输入信号。

1. 1. 5　 A/D转换电路　 该电路的主要器件为 A/D 转换器。A/D 转换器用于各种模拟信号和数字信号之间的转换, 它把输入的连续模拟信号转换( 量化) 为离散的数字量 ,以便进行数字显示和进入计算机 。主机对这些离散信号进行快速实时处理,并作出判断 。

1. 1. 6　 执行机构、强电柜及其控制电路 　 执行机构是各种形式的喂料器、加油系统 、 电子秤斗门和混合机门的驱动机构 。强电柜及其控制电路包括中间继电器、 交直流接触器、 热继电器、空气开关、熔断器等电气设备。它是微机控制系统对被控对象( 执行机构) 进行控制的桥梁, 是实现弱电控制强电的关键。该电路输入的是微机控制系统发出的一系列指令信号 , 输出的是供执行机构工作的工频电压 。

与上述硬件系统相对应的是软件系统, 它是整个配料系统的“灵魂” ,决定整个系统的性能优劣。软件系统包括 : 调机程序 、 监控程序、实用配料程序等。调机程序是测试计算机性能的程序,用于计算机的管理与维护 。监控程序自动担负起管理整个计算机系统的工作, 合理安排和配置计算机系统的硬件资源 ,包括机器的正常起动、调用并运行实用配料程序 、 键盘扫描程序和显示程序。实用配料程序是软件系统的主要用户程序。配料精度 、误差大小取决于该程序的功能是否完善。自适应功能是这一用户软件的一大特色 ,它控制着配料系统各个设备有序动作 ,完成配料任务 。

1. 2　 配料系统的工作原理 　 工作一开始, 配料系统进行自检。通过对开关量输入信号的处理和判断,确定系统各设备的工作状态是否完好,若各设备准备就绪,主机调用内存配方到工作区,按照该配方进行配料 。主机发出一控制信号 , 启动配方中第一组分对应的喂料器, 对电子秤进行喂料。这时电子秤上的称重传感器, 将被称物料的重量按一定函数关系一次转换为电信号后传输给主机,主机对这些数据快速采集 ,实时处理, 并与配方中该组分的设定数值比较, 若两者相等,主机发出控制信号 , 停止喂料器工作 ,该组分喂料停止。接着按同样的程序对配方中的下一组分进行喂料,直至所有组分都配料完毕 ,这一批次配料就完成了。在本批料进行配料的同时, 混合机混合时间从上一批电子秤斗门关门时算起 ,混合时间到,打开混合机门放料, 放料完毕 ,关闭混合机门 ,电子秤斗门打开, 把本批次料放入混合机中,若此时配料批次未达到预置配料批次数, 系统仍然按上述步骤配下一批料, 预置配料批次达到后,自动停止配料,待混合机把最后一批料混合完成,打开混合机门放料完毕后 , 关闭混合机门并打印显示班产量 。

2　 微机配料系统的故障分析

2. 1　 “配料”命令发出后配料系统不能进入运行状态 　 其原因是配料各设备“准备就绪”信号未传送给主机 。故障发生在开关量及控制信号形成电路、光电隔离电路、 开关量输入电路 。检查电子秤斗门和混合机门的关紧行程开关工作是否正常,常开触点是否损坏; 光电耦合器、 电平转换器的工作性能是否正常; 光电隔离电路、 开关量输入电路是否正常工作; 也有可能是键盘上的配料命令键接触不良 。修复电路 ,更换相应器件,故障即可排除。

2. 2　 某一批次配料完成电子秤斗门不能打开放料　 这有以下几方面的原因: 混合机门未关紧或关紧行程开关损坏 ; 电子秤斗门的执行机构发生故障 ; 主机至强电柜的通讯线路断路; 强电电源电压太低或者为零 ; 有关强电器材损坏 。解决的办法是 : 检修更换混合机门关紧行程开关 ,修复电子秤斗门的电磁阀及其气动机构( 秤斗门为电动闸门应检修电动机构装置) ; 检测开关量输出电路、光电隔离电路; 检查主机内部与输出信号电路相对应的电源是否损坏 ; 强电柜中的中间继电器、 交直流接触器、 热继电器等有关强电器材是否损坏;检查强电柜至电子秤斗门的电源线是否断路 。分析排除混合机门不能打开这一故障时 , 也可以参照上述办法。

2. 3　 配料已经开始有些喂料器却不能工作 　 故障发生于开关量输出电路 、 光电隔离电路、 强电柜控制电路 、 执行机构 。故障原因 : 光电隔离电路、开关量输出电路及其中间线路损坏, 导致主机至强电柜的控制信号线断路或接触不良 ; 强电柜控制电路中的中间继电器、交直流接触器 、 热继电器损坏 ; 对应喂料器电机损坏; 强电柜中有接触不良现象造成某些线路不通 ; 强电电源电压太低或为零。

2. 4　 配料时喂料器工作正常而称重显示数值不准　 首先考虑传感器及其采样电路、放大电路和A/D 转换电路 。故障原因: 称重传感器工作性能不稳定; 采样电路、 放大电路及其中间线路发生故障,中断了传感器到主机的信号传输; 放大电路工作异常, 可调部分未调好, 零点调节有松动 ,接触不良 ; 信号传输线路屏蔽不良。其次是待配料仓内无原料或物料结拱 ; 仓底振动卸料器损坏 ; 喂料器电机转向不正确。

2. 5　 加油系统不能喷油 　 首先确定主机发油信号是否发出,未发出 ,首先检查开关量输出信号电路,其次检查主机到加油系统通讯线路是否断路。若发油信号存在且通讯线路完好, 则属于加油系统故障 。加油系统的故障排除方法请参见 2000年第 7期《中国饲料》中的《油脂添加系统的故障分析与排除》一文。

2. 6　 称量误差过大 　 称量误差的产生有传感器、测量电路 、 秤斗安装等多方面的原因 。一般可从以下几个方面进行检查。

2. 6. 1　 传感器的质量　 正常情况下 ,传感器所受的力 ,同它的电压输出应呈线性关系, 进行校验,如果传感器与电信号输出的线性相关系数过小,说明传感器的质量存在问题。此外传感器的容量选择过小或过大 ,也易引起上述线性关系的变化,从而引起称量误差过大。

2. 6. 2　 传感器受力不均衡 　 这种情况有两种可能性 : 1) 传感器支承点分布不均 ,所有传感器应呈现对称分布; 2) 秤斗某个方向配料量大,造成秤斗内物料偏重,配料时应将配比大的原料错开, 使秤斗各个方向的进料量不致相差太大 。玉米在各种配合饲料配料中用量通常在 50 %以上 ,应设置两个玉米仓并且对称向秤斗喂料 。

2. 6. 3　 测量放大电路的误差 　 该电路将传感器输出的电信号放大 ,测量后送给主机处理 。一般测量电路所使用的仪器其精度 、 灵敏度比较高,但由于元件老化 、 环境变化等原因,也可能引起测量误差。零点漂移是常见的测量电路问题 ,应定期校正予以消除 。

2. 6. 4　 秤斗安装不正确 　 常见的秤斗安装错误,是秤斗与各传感器的接触点不在同一平面上, 这将使传感器受力不均 , 同时使传感器受力方向偏离它的轴线。后者使传感器受到侧向作用力 ,产生传感器测量误差。此外秤斗安装时上下软连接不当 ,造成配料秤与上下设备之间存在力的传递,同样会引起测量误差 。

通过对称量误差产生的原因进行分析, 定期校验配料秤 , 并通过工艺、设备 、操作等多方面的努力 ,可以有效的控制称量误差。

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