智能定量包装秤系统设计与实现

摘要

定量包装秤是松散物料定量包装系统的主要设备,是为了满足商品定量包装的需求并随着传感器技术、电子技术和计算机技术的飞速发展而诞生的一种既能实现自动称重又能满足自动包装要求的自动化程度较高的自动电子衡器。本文讨论的定量包装秤是针对干粉状和均匀颗粒状松散物料,主要用于企业的包装生产线上,对松散物料质量的自动定量计量,其主要功能是:能实现边给料边称重,将规定质量的松散物料自动装入一个一个的包装袋中,装好物料的包装袋能满足自动包装生产线后续工序的工艺要求,装料和称重都是自动完成,不需要人工干预。定量包装秤有两个最关键的技术指标:一个是称量精度,另一个是称量或包装速度。
　　定量包装秤由给料机构、称重装置和夹袋机构、机架等其它辅助机械组成,称重装置又由称重传感器、称重控制仪表和物料容器组成。称重控制仪表除了承担称重计量的任务以外,还负责控制其他机构的协调运行。其中给料机构、称重装置是影响整机性能的关键组件。本设计中,采用变频器控制皮带给料机,通过调节电机转速灵活调节给料机的给料速度,改善了给料机构的性能;采用基于模糊控制的在线调整定量控制算法,旨在保证计量精度的前提下,尽量提高计量速度,并适应对多种物料多种定量的包装计量,减少物料特性变化对计量精度的影响。
　　本文详细阐述了定量包装秤的整体结构和工作原理,重点介绍了优化定量控制算法的模糊控制器的设计和定量包装秤控制系统的设计,对控制系统的各组成模块进行了详细说明,给出了基于模糊控制的定量控制算法。
　　实验结果和实际应用表明,本文所讨论的定量包装秤能较好地适应多种物料、多种定量的包装计量,在物料特性发生变化的情况下仍然能保证计量精度,调试简单方便,与相同用途定量包装秤相比,计量速度有了明显提高。

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第1章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 定量包装秤的研究历史、现状与水平

1.3 本文研究的主要内容及取得的成果

1.4 文章结构安排

第2章 定量包装秤整体结构设计

2.1 自动定量包装系统的组成及工作过程

2.2 定量包装秤的计量标准主要指标

2.3 秤量斗和给料装置结构

2.4 定量包装秤整体结构设计方案

2.5 本章小结

第3章 基于多级给料的定量控制算法设计

3.1 控制系统体系结构

3.2 定量包装秤的主要误差

3.3 定量包装秤称重过程定性分析

3.4 定量包装秤定量控制算法

3.5 本章小结

第4章 自动定量包装秤模糊控制器设计

4.1 自动定量包装秤模糊控制机理分析

4.2 自动定量包装秤模糊控制系统结构设计

4.3 模糊化处理

4.4 模糊推理

4.5 建立总控制表

4.6 本章小结

第5章 自动定量包装秤控制系统硬件设计

5.1 称重控制仪表硬件总体结构

5.2 数据采集系统

5.3 人机界面

5.4 存储器扩展

5.5 串行通信接口

5.6 电源电路

5.7 给料机控制

5.8 夹袋机构控制

5.9 本章小结

第6章 系统实用效果及其分析

6.1 定量包装秤的调试

6.2 实验结果与分析

6.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表的论文