一、概述
目前国内外皮带秤检验主要有两种方法，一种是实物检验，另一种是模拟载荷检验。前者是皮带输送什么物料就采用什么物料来比对检验，后者则采用标准重量的金属砝码来进行模拟实物载荷检验。无论是动态挂码、还是滚动链码，循环链码等模拟载荷检验。都存在皮带秤经物料试验合格后，立即进行模拟载荷试验。“建立起模拟载荷试验结果与物料试验结果的对应关系，以便对模拟载荷装置的结果进行修正。”烦琐的检验方式影响了皮带秤检验工作的实施。
二、问题的提出
在生产输送物料过程中，所有物料输送状况是对整条皮带都存在20%~100%的载荷率，
设计常用流量一般也在60%～80%，即使出现断料工况，占输送率比例也很小。因此正常输送中的输送状况如图1所示，而目前所有模拟载荷检验都是在空皮带上进行，也就是说皮带输送物料时称量段及称量区域的受力状况是“物料—物料—物料”；而模拟载荷检验时受力状况则是“空皮带—标准链码—空皮带”。很显然这种模拟载荷检验模式产生不了整条皮带物料输送过程中那么大的皮带张力和张力的变化，皮带张力是随载料的多少而变化产生所谓的“皮带效应”，这种效应是皮带秤称量误差的主要来源。为了探讨如何解决皮带秤检验这一难题，笔者们收集了各方面技术资料，分析了多年来检验技术的经验，试图研制开发出一个全新概念的检验装置。有一种检验方法是：在皮带上设定A点到B点特定区，物料在正常输送过程中，皮带秤从A点开始采样到B点采样结束，然后皮带停下来将A至B点的物料全部刮下来进行静态称量与皮带秤采样的累计量进行比较修正，检验工作也就完成。依据这个原理在一条输料的皮带上采取断料造成一段空皮带，与此同时一条标准重量的链码自动置于皮带空段进入称量段，建立一种“物料—标准链码—物料”的皮带秤检验模式，皮带秤只采样标准链码的累计量，与链码的实际重量相等该皮带秤的检验工作也就完成了。经过调研和分析讨论，安徽铜陵市三爱思电子有限公司决定成立了技术攻关小组，试图研制开发这种全新概念的皮带秤检验装置。
三、系统总体设计说明
采用PLC控制技术，在输送皮带机输送物料运行中，通过控制给料机的启/停自动建立一段空段L皮带如图示所示，与此同时收放链码装置自动地将每米重量相等的标准载荷平放在该段空皮带上如图3所示，当标准载荷通过秤架的称量区域的过程中，利用皮带秤仪表中的软硬件资源，对输送中的标准载荷进行称量采样，当标准载荷通过皮带秤的称量区域后，仪表进行数据处理，并将称量采样的结果与标准载荷的每米重量自动的进行修正，达到相当于实物检验的目的。
1、项目主要关键技术：
1）整个装置采用PLC进行控制设计。
2）采用标准载荷在布满物料的输送皮带机的特定空段上替代空段上物料设计；
3）利用皮带秤仪表在特定段上采集标准载荷单位长度的已知重量，并将所采集的结果自动地与标准载荷单位长度的已知重量进行比较、修正技术；
2、主要技术指标：
1）检验装置系统准确度等级： 0.1%
2）链码准确度等级： M2级 (≤0.05%)
3）仪表准确度等级： 0.02%
4）适应皮带最高速度：3m/s
5）电 源：
a、电压：~220V 频率：50Hz
b、电压适应变化范围 85~110%
c、频率适应变化范围 98~102%
6）工作环境
温度: -100C－500C(仪表00C－400C)
相对温度 ≤85%
设计时应参照国家计量法规，执行皮带秤国家标准和检定规程的相关条文。1、怎样能造成输料皮带运行中产生空段及控制空段长度，确保皮带空段无残余料。考虑了四种断料方案：a）停止、启动前一级的皮带输送机断料；b）切换输料系统的档板断料；c）在前级皮带上采用犁料器断料；d）采用翻板和物料暂存仓断料。
2、如何将标准链码及时、准确地放在皮带空段，链码收放应装置采用了PLC控制和变频器技术。
3、标准链码经过称量段后又要迅速地离开运行中计量皮带，采用链条牵引又要保证链条不影响称量时的标准链码重量。
4、什么位置对标准链码进行称重采样最为合适，根据现场测试。
5、标准链码设计多长适用，14.4m相当于4.8m秤架的3个称量段采样长度，采样时间不低于4s。
6、累计器如何只采样标准链码的重量，控制皮带秤测速传感器。
7、输送皮带机低速（0.5～～1m/s）运行容易控制，输送皮带机高速（2～3m/s）运行难以控制，根据现场测量数据作进一步方案调整。
四、模拟试验机的测试
由于科研经费和时间的关系，外加ICS—PJZ皮带秤动态检验装置的试制是否能成功等主要因素的困扰，公司决定利用已有的设备组装了一台皮带秤动态检验装置的模拟试验机，意在试验成功后，再进行样机试制。历经3个多月的艰苦努力，完成了、建立数字模型、制作******，试验场地手动模拟检验，自动模拟检验PLC控制试验。虽然存在一些有待解决的问题，但积累了不少经验，收集了大量测试数据，为样机制作，现场应用提供了真实数据。
所具备的试验设备：
1、皮带输送机安装皮带秤作为计量皮带；
2、给料机为计量皮带提供给料、断料、再给料，给计量皮带设定区制造空料段；
3、另一台皮带输送机改装为链码收放装置；（加变频电机）
4、单托辊皮带秤一台套；
5、PLC及变频器、电控柜具有手动和自动功能；
6、标准链码；
7、台秤及标准砝码；
8、3468A数字万用表（准确度十万分之一）
试验中的技术参数：
1、皮带周长：l=19.4m
2、皮带宽度：B=800mm
3、皮带速度：v=0.486m/s
4、皮带倾角：a=0
5、称量段：L=0.5m
6、标准链码：长度2m，重量20kg/ m
7、设定称量段是1m，有效称量段是0.5m。采样时间做了1.5s和2s的两种测试。
经测试数据综合分析，采样时间不应低于4s。
五、系统的程序控制
1、检验装置工作原理
输送计量皮带启动运行30min后获取皮带3min的整圈零点值和皮带空料段设定区4s的段零点值，给料机皮带启动，开始输送物料。当皮带空段设定区第二次接近给料机落料口时给料机皮带停止大约4s后，再启动运行输料，制造一个大于2m长的空料段。当空料段接近放链码口时，标准链码自动置于空料段，形成“物料—标准链码—物料”的模式进入皮带秤称量段称量。标准链码经过称量段后自动收起。
2、程序控制时间设定
1）测定链码收放装置在正常运行状态下，链码到达计量皮带的时间T1；
2）根据计量皮带的速度计算链码全部落在计量皮带上的时间T2；
3）根据T1、T2并考虑落差时间，测定给料皮带启动点时间T3到停止点时间T4，测定给料皮带重新启动位置的时间T5。注意保证链码准确地落在计量皮带空料段内；
4）当链码头部运行到称量段前一组辅助托辊时的时间为T6，链码收放装置运行速度由等于计量皮带的速度减低15%的速度运行。从而保证链码的牵引链条放松，链码自由地通过称量段；
5）当链码头部运行到称量段后一组辅助托辊时的时间为T7，启动仪表累计量（可通过接通测速传感器或其他控制方式）；
6）根据链码长度及计量皮带的速度计算有效计量链码长度时间，然后断开测速传感器使仪表停止累计，累计量应为采样有效链码长度的重量；
7）当链码有效长度称量完毕时T8，将链码收放装置速度转为计量皮带速度一样转动；
8）当链码全部转动到链码收放装置上方时T9，将链码移动速度减低在额定速度的10%运行；
9）控制在低于额定速度的10%运行时间T10，使链码能准确地到达起始位置停下。
3、仪表部分特殊功能
1）仪表应能在皮带空料段（即计量段）内完成段零点检验；
2）仪表具有在计量段内累计称量的功能，其分辨率和采样速率比常规仪表高；
3）仪表同时也具有常规仪表所具有的功能；
4、电控部分的要求
1）安装好启动非接触式感应元件，
2）链码处于准确的启动位置，其控制误差应不大于15mm。（可采用手动操作来校准）
3）按下复位开关，控制系统处于自动位置，准备就绪可进行皮带秤动态检验；
4）将各检测时间写入PLC中，通过三到五次的调试，并与仪表的配合，应达到整个系统过程的自动控制功能准确无误；
六、结论
ICS—PJZ皮带秤动态检验装置的******试制数据，其结论是：在皮带低速(0.5m/s)运行，单托辊秤架称量,准确度可达1%，与实物检验比对相对误差在±0.5%。由于条件限制它只是完成了试制工作的前期工程，毕竟提出了皮带秤检验的全新概念，对皮带秤检验技术有所突破性。只要解决好输料系统的断料，控制系统中的速度。提高仪表中的分辨率和采样速率等对存在不足的问题就会迎刃而解，采用四托辊秤架提高准确性、重复性，该装置若研制成功，它将替代目前市场上所有大流量的皮带秤检验装置。 |
