稱重控制器適合的配料系統(tǒng)

在自動化生產(chǎn)流水線中,如果物料的波動量很大(比如沙石料、水泥等),若沒有很好的控制算法,往往實際物料重量與理論重量偏差很大而不能滿足實際生產(chǎn)需求。yi般設計[稱重控制器]1的做法是:xian啟動[配料系統(tǒng)]2開始喂料,然后在喂料的過程中不斷地檢測喂料的重量.當理論用料量和當時的實際喂料量的差值小于喂料提前量時,關閉喂料器的喂料閥門,停止喂料,靠慣性和閥門關閉后的物料流量補足理論料量;若提前量太大,靠點動喂料完成。筆者以為,物料從儲料倉到稱重器的控制方式是控制過程的關鍵所在。

1、自適應模型
在每次配料時,如果按前yi次配料的喂料提前量關閉喂料器的喂料閥門,液體灌裝機停止喂料后,經(jīng)過yi定時間,若實際喂料量與理論喂料量的jue對差值在誤差允許范圍內(nèi)時,喂料提前量是合適的,則不需要修正該值;而如果實際喂料量與理論喂料量的jue對差值大于允許誤差范圍時,喂料提前量就要修正,其修正模型如下式中w是下yi次稱重時的喂料提前量;w0為本次稱重時的喂料提前量;x1為使用w0喂料提前量停止喂料后的實際喂料量;x0為理論料喂料量;R為風險系數(shù),是利用貝葉斯法則從每次改變喂料提前量的數(shù)據(jù)中獲得的后驗概率,從后驗概率出發(fā),運用風險函數(shù),求出具有zui小風險模式的系數(shù)。風險函數(shù)是指將屬于yi類樣本X決策為Yj類(記為aj)的風險,記為λ(aj|yi)。因此,將樣本X決策為Yj類的總風險為選擇風險R(aj|X)zui小的作為樣本X的系數(shù),而xian驗概率P(yi)代表配料系統(tǒng)對任務的xian驗知識;條件概率P(X|Yi)的分布形式可以根據(jù)xian驗知識來估計,而函數(shù)的參數(shù)向量可以從實際測試的數(shù)據(jù)中估計出(估計的方法可以是zui大似然估計、貝葉斯估計等方法)。其中Rzui初使用經(jīng)驗數(shù)據(jù),隨著實際配料過程的實施,具有實際配料數(shù)據(jù)(實際配料量x,下料流量y,喂料提前量w,點動次數(shù)n等,這些數(shù)據(jù)需要每次保存)后,實測數(shù)據(jù)作為樣本空間利用上式快速計算得出y為本次稱重過程中的平均物料流量,由公式計算獲得,wi為各個時間段內(nèi)的喂料重量。自動灌裝機而在下yi次配料稱重時,閥門關閉的喂料重量提前量按w1=w+ky計算使用(式中k為yi個常量)。
2、實現(xiàn)方法
在實際應用中,由于每yi次配料時各種物料的配料重量,使用的喂料提前量,實際配料量,實際下料流量以及點動次數(shù)不完全相同,故在修改提前量時必須要有以前的各種因素數(shù)據(jù),所以在設計系統(tǒng)時,可以將每次配料的實際配料量、喂料提前量、下料流量、點動次數(shù)等數(shù)據(jù)記錄下來,作為以后修改喂料提前量的原始經(jīng)驗數(shù)據(jù),同時也作為生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)來源。稱重終端在系統(tǒng)自動修改喂料提前量數(shù)據(jù)時,將這些數(shù)據(jù)取出來,作為配料系統(tǒng)自適應算法各種參數(shù)和配料系統(tǒng)風險參數(shù)評估的數(shù)據(jù)來源。

3、配料系統(tǒng)的特點
3.1不需要提前獲取喂料提前量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)yi般應用系統(tǒng)在設計階段都要得到有關各種物料的下料流量和喂料提前量的經(jīng)驗數(shù)據(jù),而這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)必須經(jīng)過反復實驗才能得到;但是在實際生產(chǎn)過程中,為避免浪費,yi般不允許多次實驗。從[稱重模塊]1采用喂料提前量自適應算法,在設計階段不需要這些經(jīng)驗數(shù)據(jù),可以在開始時設定yi個較大的喂料提前量,系統(tǒng)根據(jù)自己實際測定的流量數(shù)據(jù),自動修改喂料提前量數(shù)據(jù),從而節(jié)省大量的實驗材料和費用。
3.2喂料提前量收斂速度快在進行喂料提前量修正時,如果算法設計不好,在系統(tǒng)自動修正時,有可能引起喂料提前量數(shù)據(jù)的振蕩,使得喂料提前量時高時低,也有可能逐步收斂,但是收斂速度太慢,不利于實際生產(chǎn)過程的質(zhì)量穩(wěn)定。使用喂料提前量自適應算法,其收斂速度很快;又由于是單向收斂,不會造成提前量振蕩或太小,而使實際喂料量超過理論值。在提前量太大而喂料不足時,可以控制點動以補足喂料。防爆電子秤yi般經(jīng)過兩三次配料過程即可基本消除點動喂料過程,得到符合實際的喂料提前量,縮短了系統(tǒng)的調(diào)試周期。
3.3配料系統(tǒng)風險較小由于系統(tǒng)風險參數(shù)在算法中充分考慮了以前的實際配料數(shù)據(jù)(實際配料量、喂料提前量、下料流量、點動次數(shù)等),所以在此基礎上建立的模型其風險zui小。
4、實際應用
砼攪拌樓控制配料系統(tǒng)要求在配料時各物料配料稱重準確、操作簡單、使用方便,操作員在控制室內(nèi)就可以實施對生產(chǎn)線全過程的監(jiān)視、操作、控制、系統(tǒng)故障定位及故障應急處理等,使生產(chǎn)線按預xian設定的工藝流程運行,盡可能減少人為因素的影響。通過增加工業(yè)以太網(wǎng)接口,可以很方便地與廠級MIS系統(tǒng)掛接。砼攪拌樓的控制過程是yi個由機械和電器兩部分組成的自動配料系統(tǒng),機械部分包括喂料機構、稱重機構等;電器部分由[稱重模塊]2套件、[稱重儀表]1、工業(yè)控制計算機、控制箱、氣動系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)的稱重配料是關系其產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵因素,在研制過程中,對其主要原材料水泥、沙、碎石、水、減水劑重量要求準確度較高;而這些物料由于密度、流量的不同,各個自動配料系統(tǒng)的控制方式也不同,造成在整個系統(tǒng)中對于不同的物料需要專門設計其稱重控制軟件,工作量太大。使用上述介紹的喂料提前量自適應算法后,各稱重系統(tǒng)的軟件基本相同,減少了設計工作量和系統(tǒng)維護工作量,提高了稱重的精度,增加了自動配料系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。該配料系統(tǒng)使用MicrosoftVisualBasic3.0編制,在1995年投入使用,由于系統(tǒng)xian進,穩(wěn)定可靠,已經(jīng)連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地運行達7年以上,使該單位的產(chǎn)品長期穩(wěn)定在高質(zhì)量、高技術水平上,增強了市場競爭能力,獲得了ji好的經(jīng)濟效益。