粉末称重混合装置系统

粉末称重混合装置系统

粉末称重混合装置系统技术领域本涉及了一种粉末称重方法，更准确地说，是涉及了一种精度高、应用范围广和工作时间短的称重方法，该方法是在称重设置值和实际称重值的基础上，使用模糊推理的方法，改变随后周期的粉末供料流速来实现的。
还涉及粉末称重混合机，在将各种粉末称重后，该混合机将它们混合起来，然后得到新的物质。
传统的粉末称重方法是利用主要包括测力传感器的称量系统来进行称重的。
已有的控制系统是靠在上述计算称重周期中被称重物质根据所花费时间得出的平均流量和总的出料重量来调整在随后的称重周期中所花时间和流量的系统。然后，这些系统在平均流量的基础上得出与目标重量的偏差。
到目前为止，还没有能按照在接收容器中称出的实际重量值来顺序地改变流速的闭环称重控制方法。
而且，在传统的粉末称重混合机内，当粉末从几个送料容器(或几个罐)中被送到一个接收容器的时候，每台送料容器都须有一个单独的称重设备与之相连。

两台粉末容器就必须使用两台称重设备。对于这些各个单独设置的称重设备的闭环控制(特征之一)，就需要有用于流量预测控制的双环路控制功能。
这就是说，由于粉末的流量是随着存留在送料容器内的粉末量，目标重量，以及粉末的各种物理性能变化值的变化而改变，所以用单一的控制功能不可能进行所希望的高精度称重。
另外，还有一些称重方法可实现改变到接近于设定的目标重量的较慢流速的高精度称重，这种方法是利用具有改变到不同流速的固定状态的性能的装置完成的。

另一方面，改变流速的流量调节器可以串联设置。但是这里为有控制功能也需要用双环控制。
使用双环控制功能的原因在于，如当使用离散式控制装置时，可以计算出带有单一控制装置的控制功能，因此，事实上不需要两台控制装置。然面从软件和输入、输出的数量的观点上看，这仍可看作是两台控制装置。
此外，还有一些与上述方法有关的预测在终止称重和刚要停止流动时流入到称重容器中的数量的方法。
由于传统的称重控制方法在给定的范围内有固定的称重状态，这些方法有的具有固定的流速，有的将流速分成两级并在两级之间变动，它们有如下缺陷(1)称重**度由于存在粉末物理性质方面的干扰和变化，所以有时精度不能保证。
因此，选择输送设备时，将根据粉末的物理性质的不同而选用不同的输送装置，比如，若是颗粒状粉末，就采用闸板式的，因为这种粉末有较好的流动特性；若是流动特性差的粉末，就采用螺旋送料器。但是按照单个的法则是不能确定粉末的流动特性的，而流动特性是随着粉末的阻力、粉末的形式和振动等干扰因素而变化的。
吸湿粉末和易形成分流的粉末的流动特性尤其要随着存料条件而变化。因此，在能长时期存储于送料容器中粉末的这种系统中，粉末的流动特性还要随着环境状态，比如温度、湿度以及振动器，用于加快粉末流动特性的气锤等辅助设备所产生的振动而引起的变化而改变。这样，称重的**度便随着送料的流动状态而下降。因此，必须对储存数量加以限制，并对设备的安装条件加以限制，这使得零部件的初始投资和操作费用增加。这些限制对保持称重的**性来说是必要的。
(2)称重范围称重范围窄。
原因在于，即使在系统的一部分流动停止后，还存在着由系统的延迟引起的残余流入量。由于总量是靠流速来确定的，所示当流速固定时，流入的容许总量可由缩小称重范围来保证。因而，即使是在对相同的粉末称重时，如果称重设置值有很大的偏差，称重设备必须适合每个称重范围，这样设备的组件数目也要增加。
(3)称重时间称重时间受目标重量支配。
当目标重量小时，称重时间就短，而目标重量值大时，称重时间就长。根据目标重量，所需的称重设备采用适合于生产周期的称重时间，而且称重设备的组件数目也因此而增加。此外，如果当几种粉末要混合成一种新的混合粉末，几个目标重量是不一致时，系统的生产能力由原先未混合的材料来确定，这些材料需要*长的称重持续时间。
此外，在传统的粉末称重混合机中，由于上述原因，对于各送料容器，都需要安装许多称重设备的各自独立的控制元件。为了提高生产能力，取得每个*佳称重时间，需要安装上述控制元件，所以使系统较为复杂，而且称重设备还要增加许多组成部分。
基于上述事实，本发明要提供一种非常经济的粉末称重混合机
(1)由于减少了设备组件的数量，因而使初始投资减少；(2)由于减少了设备组件的数量，从而减少了花费在维护设备方面的劳动；(3)由于减少了设备组件的数量，提高了可靠性，从而减少了生产事故；(4)由于减少了原材料的损耗，从而减少了操作费用。
该称重控制设备不只是不受由于粉末物理特性上的干扰和偏差引起的流速改变的影响，使称重的精度得以提高，而且还保证了有较宽的称重范围。该称重设备可在不受目标重量大小支配的情况下，在短时间内完成称重。这样，便可以构成一个系统，该系统在减少了原材料损耗的同时，提高了生产能力和简化了组成部分。
基于以上考虑，本发明是要提供一种粉末称重方法，该方法不受由于粉末物理特性上的干扰和偏差引起的流速改变的影响，来实现高精度称重，该方法确保了一个较宽的称重范围，而且还能在不受目标重量大小支配的短时间内完成称重。
本发明的上述任务是靠使用粉末混合机来完成的，该混合机利用了称重控制设备，而该控制设备采用闭环控制和在模糊推理基础上的控制，使得流速时刻都可以变化。这种混合设备可以减少上述的称重控制设备中的组成部分的数量。
本发明的粉末称重混合机是使用了如下基本结构构成的1.几个送料容器是储存需要称重粉末的几个容器。
该容器的容量应当与生产规模相适应。
本发明没有对容器内的存放材料的数量加以限制。从理论上说，称重也可以在村料的存放量减少到零的情况下进行。而且，只要测量不受材料的物理特性(比如颗粒的大小，等等)的影响，任何粉末都可以在存放量减少到零的情况下进行称重，并且能使粉末流出。
2.流量调节器流量调节器的数量与送料容器的数量相一致。例如，调节器靠控制螺旋送料器的旋转圈数来控制流量。使用有开口的闸板时，利用一个位置命令改变开口大小来改变流量。
此外，螺旋送料器和开口闸板的流动特性，解释在旋转计数率和开口度都在稍大于零并且流动是出现在*大速度和*大开口度的大约10％的情况下，为什么外流不会发生的原因。
交流伺服电机或类似装置可用来作为驱动器。
(3)几个接收容器容器的容量与生产的规模相适应。
(4)几个检测器安装在几个接收容器上，检测器称出送到接收容器内的粉末的重量。对于可以混合在一起的粉末，可在一个接收容器内进行累积称重。
(5)称重控制设备控制设备采用闭环控制和改变流速的方式进行操作。这种控制采用模糊推理的控制系统，允许流量调节器内的粉末随流速发生变化。这就是说，在流量调节器中粉末输送的初始速度是由流量调节器内的流量特性和称重设置值来确定的。此后，输送速度的改变便由以实际称重值和称重设置值为根据的模糊控制来确定。
(6)转换设备把称重控制设备的输入量转换成与前述的流量调节器相联的几个输出量中的一个输出量。
(7)移动设备用来输送接收容器的移动设备。使用自动送料机或可用来进行输送的其它输送装置。但是也存在接收容器本身就具有输送功能和输送功能与接收容器分离等情况。
以上给出了本发明的基本构成。本发明还要使用能改变流速的闭环称重控制设备。而且，称重控制设备是在模糊推理的基础上进行控制的。
本发明的上述几个目的是靠闭环粉末称重方法来实现的，该方法是利用粉末从送料容器被送到接收容器的过程时称出的实际称重值与任意设置的目标重量来改变粉末的供料流速的。输送的速度是靠运用了目标重量和流量调节器的流量特性进行模糊推理来改变的，其中流量调节器控制流动速度以便确定粉末在称重之前通过流量调节器时的输送速度。然后在目标重量和顺序观察到的实际称重值的基础上进行模糊控制。
图1是已有技术的测量混合机的示意图；图2是能够应用本发明的**实施例的粉末称重设备的示意图；图3是解释图2中设备的控制过程的方框图；图4、5、6和6A是解释模糊控制的曲线图；图7是通过螺旋送料器的两种粉末的流量特性曲线图；图8到图10是根据本发明的几个实验实例的称重特性的曲线图；图11是一种用于各种粉末的称重混合机的一个实施例的结构图；图12是解释图11中设备的控制方框图；图13是按照本发明的另一个实施例的称重混合机的结构图；图14是解释图13中的设备的控制方框图；图15表示具有两个称重容器的固定式粉末称重混合机；图16是本发明的可移动式粉末称重混合机中的一个实例的工艺流程图；图17是本发明的闭环控制方式的方框图；图18是表示流量调节器的流量特性曲线图。
下面将参照附图描述本发明的一个实施例。。
图2表示适用于作为本发明的一个实施例的粉末称重设备。该实施例说明一种在接收容器中进行的加法称重。粉末被送到放置在下游端的接收容器里。
图中，储料漏斗1作为一个储存要称重的粉末的送料容器。螺旋送料器2作为一个控制粉末流速的流量调节器，它位于储料漏斗1的外部。闸板门3能够使流动停止。称重漏斗4作为一个具有称重功能的接收容器，它放置在测力传感器5的顶部。测力传感放大器6将测力传感器5的输出信号放大。称重控制器7控制螺旋送料器2和闸板门3。伺服驱动器8由称重控制器7控制，而它又驱动伺服电机9，伺服电机9驱动螺旋送料器2旋转。螺旋送料器2能够靠改变它的旋转速度在一个较宽的范围内改变粉末的输送量。
现在利用图2和图3的控制方框图来解释本发明的粉末称重方法。
当一个任意数量的目标重量送入称重控制器内时，称重控制器7的模糊控制部件72根据预先知道的螺旋送料器2的流量特性，运用模糊推理计算出螺旋送料器2的初始旋转速度。
与此同时，开始进行称重，称重控制器7打开闸板门3，并且螺旋送料器2的伺服电机9以其初始旋转速度旋转，用这种方式控制伺服驱动器8。
用这种方法，将粉末从储料漏斗1输送到称重漏斗4，实际重量是使用称重漏斗4来测得的。这时，称重漏斗4被用于观测实际重量，该实际重量在以前描述过的控制循环中是不断变化的。实际重量由测力传感器5称出，并且经过测力传感放大器6反馈到称重控制器7。
除了计算在预置目标重量设定值和实际反馈重量之间的偏差和在一段时间内的偏差变化之外，称重控制器7内的滤波计算部件71还要对这两个量进行低通滤波处理。
模糊控制部件72根据经滤波处理所观测量进行模糊推理来改变流速，并计算在下一控制循环中螺旋送料器2的旋转速度。
现在来描述模糊推理。用在模糊控制系统的模糊推理，是由操作人员来进行模仿控制的。如果操作人员观测到目标值和测得值之间的偏差较大，而这个偏差的时间变化率较小，那么操作人员就会提高流速，以便非常迅速地减小偏差。另一方面，如果操作人员观测到偏差较小，但偏差的时间变化率稍大时，操作人员就会稍微减小流速。

由于使用粉末称重混合装置系统，粉末称重混合机可以从多个粉末供给漏斗累积称重各种粉末，在一个接收漏斗中接收这些粉末，并且在其中混合它们。称重控制装置中配有转换设备，它们闭环方式进行控制操作，其中根据各种供给粉末的目标重量，利用模糊推理，由称重控制装置改变流过各种流量调节器的流量。每个粉末供料漏斗带有与粉末供给管路相串联的流量调节器。把从供料漏斗来的供给粉末的称重设备置于接收漏斗的旁边。本发明的另一个特征是具有接收容器的可移动设备。在本发明控制设备的系统中，既使在较宽的称重范围内，也有可能在短时间内并且快速地完成称重测量。由于干扰和粉末的物理性质上的变化，甚至有大块的组成部分时，流速发生变化，对称重的精度也不会产生什么影响。由于减少了称重设备元件，组成部分简化了，从而增加了生产能力。靠大规模制备的方法，可以有效地减少原材料的损耗，提高产品的质量。因此，原始投资，维护费用和操作费用都可以减少，并且增加了可靠性。
粉末称重混合装置系统要求1.一种粉末称重方法，由下列步骤组成设置所测量粉末的目标重量；用一个流量调节器调节由送料容器输送到接收容器粉末的流速；测量输送到所说接收容器中的粉末重量；确定在所说的测量重量与所说的目标重量之间的偏差；确定所述偏差的时间变化量；根据所说偏差及所说的偏差的时间变化量，使用模糊推理得出在下一个控制周期中所希望的粉末流速；以及在所说下一个控制周期中，对应于所希望流速再次调整流速，并且重复所说的测量步骤，所说的两个确定值步骤，及所说的执行步骤；在所说的流量调节器中有一个死区，在该死区内，所说的调节器的初始运动产生了基本为零的流速，而且在使用模糊推理的过程中所说的死区也与零流速有关。
粉末称重混合装置系统要求2.一个粉末称重方法，由下列步骤组成设置所测粉末的目标重量；用流量调节器来调节由供料容器输送到接收容器的所说粉末的流速；测量输送到所说接收容器内的粉末重量；将测量到重量输入到低通滤波器中进行处理；确定经过所说低通滤波器处理的测量重量与目标重量之间的偏差；确定所说的偏差的时间变化量；根据所说偏差及时间变化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及，在所说的下一次控制周期中，相应于所希望的流速再次调节流速，并且重复测量步骤，两个确定数值的步骤，及执行步骤。
粉末称重混合装置系统要求3.一种粉末称重方法，由下列步骤组成设置所测粉末的目标重量；用流量调节器来调节由供料容器输送到接收容器的所说粉末的流速；测量输送到所说接收容器内的粉末重量；确定在测得量与目标重量之间的偏差；确定所说偏差的时间变化量；根据所说偏差及时间变化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速，将用在模糊推理中所说的偏差及偏差的时间变化量的从属度函数划分成有更小间隔的几个组，以使偏差和时间变化量的值更小；在所说的下一个控制周期中，相应于所希望的流速，再次重复所说的测量步骤，所说的两个确定值步骤及执行步骤。
4.如权利要求3所述的粉末称重方法，其中对于每个所说的从属度函数至少某些间隔在半对数座标轴上为等间隔。
5.一种粉末称重方法，由下列步骤组成设置所测粉末的目标重量；通过流量调节器来调节由送料容器输送到接收容器的粉末流速；测量输送到所说接收容器中的粉末重量；确定测量重量与目标重量之间的偏差；确定所说的偏差的时间变化量；根据所说的偏差及所说的时间变化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及在所说的下一次控制周期中，根据所希望的流速，再次调整流速，并且重复所说的测量步骤，所说的两个确定步骤，及所说的执行步骤；根据流量调节器的流量特性和目标重量，利用模糊推理来确定通过流量调节器的初始调整过的流速，所说的目标重量的从属度函数有取决于目标重量的多级形式。
6.一种粉末测量混合装置，包括多个供料容器；多个附加在所说各个供料容器出口处的流量调节器；多个附加在所说的流量调节器的各个输出端的供料管路；一个在所说的多个供料管路之间可移动的接收容器，该接收容器收集经过多个流量调节器的粉末；测量装置，它用于测量出不论来自那个供料管路进入到接收容器内的粉末重量；确定装置，它用于测定在测量重量与目标重量之间的偏差，以及偏差的时间变化量；控制装置，它根据所说的偏差及偏差的时间变化量，按照模糊推理进行操作，得出下一次控制周期中控制装置的所希望的流速；以及转换装置，它用于转换控制装置的一个输出量，以选择使用所说的流量调节器中的一个。
全文摘要
一种粉末测量设备和粉末测量混合装置，其粉末由供料漏斗传输到测量漏斗中，粉末流速由接在漏斗上的流量调节器控制。对测量漏斗的重量进行监测。控制器把测得重量与目标重量进行比较产生一个偏差以及一个偏差的时间变化量。控制器根据模糊推理进行操作，以得出在下一个控制周期中所希望的流速。该所希望的流速被输送到流量调节器。可以使用几个带有流量调节器的供料漏斗。在混合测量的不同阶段，控制器的输出在不同的流量调节器之间转换。另外，在几个不同供料漏斗间可移动测量漏斗，以避免使用复杂管路。