粉末稱重混合裝置系統

粉末稱重混合裝置系統技術領域本涉及了一種粉末稱重方法，更準確地說，是涉及了一種精度高、應用范圍廣和工作時間短的稱重方法，該方法是在稱重設置值和實際稱重值的基礎上，使用模糊推理的方法，改變隨后周期的粉末供料流速來實現的。
還涉及粉末稱重混合機，在將各種粉末稱重后，該混合機將它們混合起來，然后得到新的物質。
傳統的粉末稱重方法是利用主要包括測力傳感器的稱量系統來進行稱重的。
已有的控制系統是靠在上述計算稱重周期中被稱重物質根據所花費時間得出的平均流量和總的出料重量來調整在隨后的稱重周期中所花時間和流量的系統。然后，這些系統在平均流量的基礎上得出與目標重量的偏差。
到目前為止，還沒有能按照在接收容器中稱出的實際重量值來順序地改變流速的閉環稱重控制方法。
而且，在傳統的粉末稱重混合機內，當粉末從幾個送料容器(或幾個罐)中被送到一個接收容器的時候，每臺送料容器都須有一個單獨的稱重設備與之相連。

兩臺粉末容器就必須使用兩臺稱重設備。對于這些各個單獨設置的稱重設備的閉環控制(特征之一)，就需要有用于流量預測控制的雙環路控制功能。
這就是說，由于粉末的流量是隨著存留在送料容器內的粉末量，目標重量，以及粉末的各種物理性能變化值的變化而改變，所以用單一的控制功能不可能進行所希望的高精度稱重。
另外，還有一些稱重方法可實現改變到接近于設定的目標重量的較慢流速的高精度稱重，這種方法是利用具有改變到不同流速的固定狀態的性能的裝置完成的。

另一方面，改變流速的流量調節器可以串聯設置。但是這里為有控制功能也需要用雙環控制。
使用雙環控制功能的原因在于，如當使用離散式控制裝置時，可以計算出帶有單一控制裝置的控制功能，因此，事實上不需要兩臺控制裝置。然面從軟件和輸入、輸出的數量的觀點上看，這仍可看作是兩臺控制裝置。
此外，還有一些與上述方法有關的預測在終止稱重和剛要停止流動時流入到稱重容器中的數量的方法。
由于傳統的稱重控制方法在給定的范圍內有固定的稱重狀態，這些方法有的具有固定的流速，有的將流速分成兩級并在兩級之間變動，它們有如下缺陷(1)稱重**度由于存在粉末物理性質方面的干擾和變化，所以有時精度不能保證。
因此，選擇輸送設備時，將根據粉末的物理性質的不同而選用不同的輸送裝置，比如，若是顆粒狀粉末，就采用閘板式的，因為這種粉末有較好的流動特性；若是流動特性差的粉末，就采用螺旋送料器。但是按照單個的法則是不能確定粉末的流動特性的，而流動特性是隨著粉末的阻力、粉末的形式和振動等干擾因素而變化的。
吸濕粉末和易形成分流的粉末的流動特性尤其要隨著存料條件而變化。因此，在能長時期存儲于送料容器中粉末的這種系統中，粉末的流動特性還要隨著環境狀態，比如溫度、濕度以及振動器，用于加快粉末流動特性的氣錘等輔助設備所產生的振動而引起的變化而改變。這樣，稱重的**度便隨著送料的流動狀態而下降。因此，必須對儲存數量加以限制，并對設備的安裝條件加以限制，這使得零部件的初始投資和操作費用增加。這些限制對保持稱重的**性來說是必要的。
(2)稱重范圍稱重范圍窄。
原因在于，即使在系統的一部分流動停止后，還存在著由系統的延遲引起的殘余流入量。由于總量是靠流速來確定的，所示當流速固定時，流入的容許總量可由縮小稱重范圍來保證。因而，即使是在對相同的粉末稱重時，如果稱重設置值有很大的偏差，稱重設備必須適合每個稱重范圍，這樣設備的組件數目也要增加。
(3)稱重時間稱重時間受目標重量支配。
當目標重量小時，稱重時間就短，而目標重量值大時，稱重時間就長。根據目標重量，所需的稱重設備采用適合于生產周期的稱重時間，而且稱重設備的組件數目也因此而增加。此外，如果當幾種粉末要混合成一種新的混合粉末，幾個目標重量是不一致時，系統的生產能力由原先未混合的材料來確定，這些材料需要*長的稱重持續時間。
此外，在傳統的粉末稱重混合機中，由于上述原因，對于各送料容器，都需要安裝許多稱重設備的各自獨立的控制元件。為了提高生產能力，取得每個*佳稱重時間，需要安裝上述控制元件，所以使系統較為復雜，而且稱重設備還要增加許多組成部分。
基于上述事實，本發明要提供一種非常經濟的粉末稱重混合機
(1)由于減少了設備組件的數量，因而使初始投資減少；(2)由于減少了設備組件的數量，從而減少了花費在維護設備方面的勞動；(3)由于減少了設備組件的數量，提高了可靠性，從而減少了生產事故；(4)由于減少了原材料的損耗，從而減少了操作費用。
該稱重控制設備不只是不受由于粉末物理特性上的干擾和偏差引起的流速改變的影響，使稱重的精度得以提高，而且還保證了有較寬的稱重范圍。該稱重設備可在不受目標重量大小支配的情況下，在短時間內完成稱重。這樣，便可以構成一個系統，該系統在減少了原材料損耗的同時，提高了生產能力和簡化了組成部分。
基于以上考慮，本發明是要提供一種粉末稱重方法，該方法不受由于粉末物理特性上的干擾和偏差引起的流速改變的影響，來實現高精度稱重，該方法確保了一個較寬的稱重范圍，而且還能在不受目標重量大小支配的短時間內完成稱重。
本發明的上述任務是靠使用粉末混合機來完成的，該混合機利用了稱重控制設備，而該控制設備采用閉環控制和在模糊推理基礎上的控制，使得流速時刻都可以變化。這種混合設備可以減少上述的稱重控制設備中的組成部分的數量。
本發明的粉末稱重混合機是使用了如下基本結構構成的1.幾個送料容器是儲存需要稱重粉末的幾個容器。
該容器的容量應當與生產規模相適應。
本發明沒有對容器內的存放材料的數量加以限制。從理論上說，稱重也可以在村料的存放量減少到零的情況下進行。而且，只要測量不受材料的物理特性(比如顆粒的大小，等等)的影響，任何粉末都可以在存放量減少到零的情況下進行稱重，并且能使粉末流出。
2.流量調節器流量調節器的數量與送料容器的數量相一致。例如，調節器靠控制螺旋送料器的旋轉圈數來控制流量。使用有開口的閘板時，利用一個位置命令改變開口大小來改變流量。
此外，螺旋送料器和開口閘板的流動特性，解釋在旋轉計數率和開口度都在稍大于零并且流動是出現在*大速度和*大開口度的大約10％的情況下，為什么外流不會發生的原因。
交流伺服電機或類似裝置可用來作為驅動器。
(3)幾個接收容器容器的容量與生產的規模相適應。
(4)幾個檢測器安裝在幾個接收容器上，檢測器稱出送到接收容器內的粉末的重量。對于可以混合在一起的粉末，可在一個接收容器內進行累積稱重。
(5)稱重控制設備控制設備采用閉環控制和改變流速的方式進行操作。這種控制采用模糊推理的控制系統，允許流量調節器內的粉末隨流速發生變化。這就是說，在流量調節器中粉末輸送的初始速度是由流量調節器內的流量特性和稱重設置值來確定的。此后，輸送速度的改變便由以實際稱重值和稱重設置值為根據的模糊控制來確定。
(6)轉換設備把稱重控制設備的輸入量轉換成與前述的流量調節器相聯的幾個輸出量中的一個輸出量。
(7)移動設備用來輸送接收容器的移動設備。使用自動送料機或可用來進行輸送的其它輸送裝置。但是也存在接收容器本身就具有輸送功能和輸送功能與接收容器分離等情況。
以上給出了本發明的基本構成。本發明還要使用能改變流速的閉環稱重控制設備。而且，稱重控制設備是在模糊推理的基礎上進行控制的。
本發明的上述幾個目的是靠閉環粉末稱重方法來實現的，該方法是利用粉末從送料容器被送到接收容器的過程時稱出的實際稱重值與任意設置的目標重量來改變粉末的供料流速的。輸送的速度是靠運用了目標重量和流量調節器的流量特性進行模糊推理來改變的，其中流量調節器控制流動速度以便確定粉末在稱重之前通過流量調節器時的輸送速度。然后在目標重量和順序觀察到的實際稱重值的基礎上進行模糊控制。
圖1是已有技術的測量混合機的示意圖；圖2是能夠應用本發明的**實施例的粉末稱重設備的示意圖；圖3是解釋圖2中設備的控制過程的方框圖；圖4、5、6和6A是解釋模糊控制的曲線圖；圖7是通過螺旋送料器的兩種粉末的流量特性曲線圖；圖8到圖10是根據本發明的幾個實驗實例的稱重特性的曲線圖；圖11是一種用于各種粉末的稱重混合機的一個實施例的結構圖；圖12是解釋圖11中設備的控制方框圖；圖13是按照本發明的另一個實施例的稱重混合機的結構圖；圖14是解釋圖13中的設備的控制方框圖；圖15表示具有兩個稱重容器的固定式粉末稱重混合機；圖16是本發明的可移動式粉末稱重混合機中的一個實例的工藝流程圖；圖17是本發明的閉環控制方式的方框圖；圖18是表示流量調節器的流量特性曲線圖。
下面將參照附圖描述本發明的一個實施例。。
圖2表示適用于作為本發明的一個實施例的粉末稱重設備。該實施例說明一種在接收容器中進行的加法稱重。粉末被送到放置在下游端的接收容器里。
圖中，儲料漏斗1作為一個儲存要稱重的粉末的送料容器。螺旋送料器2作為一個控制粉末流速的流量調節器，它位于儲料漏斗1的外部。閘板門3能夠使流動停止。稱重漏斗4作為一個具有稱重功能的接收容器，它放置在測力傳感器5的頂部。測力傳感放大器6將測力傳感器5的輸出信號放大。稱重控制器7控制螺旋送料器2和閘板門3。伺服驅動器8由稱重控制器7控制，而它又驅動伺服電機9，伺服電機9驅動螺旋送料器2旋轉。螺旋送料器2能夠靠改變它的旋轉速度在一個較寬的范圍內改變粉末的輸送量。
現在利用圖2和圖3的控制方框圖來解釋本發明的粉末稱重方法。
當一個任意數量的目標重量送入稱重控制器內時，稱重控制器7的模糊控制部件72根據預先知道的螺旋送料器2的流量特性，運用模糊推理計算出螺旋送料器2的初始旋轉速度。
與此同時，開始進行稱重，稱重控制器7打開閘板門3，并且螺旋送料器2的伺服電機9以其初始旋轉速度旋轉，用這種方式控制伺服驅動器8。
用這種方法，將粉末從儲料漏斗1輸送到稱重漏斗4，實際重量是使用稱重漏斗4來測得的。這時，稱重漏斗4被用于觀測實際重量，該實際重量在以前描述過的控制循環中是不斷變化的。實際重量由測力傳感器5稱出，并且經過測力傳感放大器6反饋到稱重控制器7。
除了計算在預置目標重量設定值和實際反饋重量之間的偏差和在一段時間內的偏差變化之外，稱重控制器7內的濾波計算部件71還要對這兩個量進行低通濾波處理。
模糊控制部件72根據經濾波處理所觀測量進行模糊推理來改變流速，并計算在下一控制循環中螺旋送料器2的旋轉速度。
現在來描述模糊推理。用在模糊控制系統的模糊推理，是由操作人員來進行模仿控制的。如果操作人員觀測到目標值和測得值之間的偏差較大，而這個偏差的時間變化率較小，那么操作人員就會提高流速，以便非常迅速地減小偏差。另一方面，如果操作人員觀測到偏差較小，但偏差的時間變化率稍大時，操作人員就會稍微減小流速。

由于使用粉末稱重混合裝置系統，粉末稱重混合機可以從多個粉末供給漏斗累積稱重各種粉末，在一個接收漏斗中接收這些粉末，并且在其中混合它們。稱重控制裝置中配有轉換設備，它們閉環方式進行控制操作，其中根據各種供給粉末的目標重量，利用模糊推理，由稱重控制裝置改變流過各種流量調節器的流量。每個粉末供料漏斗帶有與粉末供給管路相串聯的流量調節器。把從供料漏斗來的供給粉末的稱重設備置于接收漏斗的旁邊。本發明的另一個特征是具有接收容器的可移動設備。在本發明控制設備的系統中，既使在較寬的稱重范圍內，也有可能在短時間內并且快速地完成稱重測量。由于干擾和粉末的物理性質上的變化，甚至有大塊的組成部分時，流速發生變化，對稱重的精度也不會產生什么影響。由于減少了稱重設備元件，組成部分簡化了，從而增加了生產能力。靠大規模制備的方法，可以有效地減少原材料的損耗，提高產品的質量。因此，原始投資，維護費用和操作費用都可以減少，并且增加了可靠性。
粉末稱重混合裝置系統要求1.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設置所測量粉末的目標重量；用一個流量調節器調節由送料容器輸送到接收容器粉末的流速；測量輸送到所說接收容器中的粉末重量；確定在所說的測量重量與所說的目標重量之間的偏差；確定所述偏差的時間變化量；根據所說偏差及所說的偏差的時間變化量，使用模糊推理得出在下一個控制周期中所希望的粉末流速；以及在所說下一個控制周期中，對應于所希望流速再次調整流速，并且重復所說的測量步驟，所說的兩個確定值步驟，及所說的執行步驟；在所說的流量調節器中有一個死區，在該死區內，所說的調節器的初始運動產生了基本為零的流速，而且在使用模糊推理的過程中所說的死區也與零流速有關。
粉末稱重混合裝置系統要求2.一個粉末稱重方法，由下列步驟組成設置所測粉末的目標重量；用流量調節器來調節由供料容器輸送到接收容器的所說粉末的流速；測量輸送到所說接收容器內的粉末重量；將測量到重量輸入到低通濾波器中進行處理；確定經過所說低通濾波器處理的測量重量與目標重量之間的偏差；確定所說的偏差的時間變化量；根據所說偏差及時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及，在所說的下一次控制周期中，相應于所希望的流速再次調節流速，并且重復測量步驟，兩個確定數值的步驟，及執行步驟。
粉末稱重混合裝置系統要求3.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設置所測粉末的目標重量；用流量調節器來調節由供料容器輸送到接收容器的所說粉末的流速；測量輸送到所說接收容器內的粉末重量；確定在測得量與目標重量之間的偏差；確定所說偏差的時間變化量；根據所說偏差及時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速，將用在模糊推理中所說的偏差及偏差的時間變化量的從屬度函數劃分成有更小間隔的幾個組，以使偏差和時間變化量的值更小；在所說的下一個控制周期中，相應于所希望的流速，再次重復所說的測量步驟，所說的兩個確定值步驟及執行步驟。
4.如權利要求3所述的粉末稱重方法，其中對于每個所說的從屬度函數至少某些間隔在半對數座標軸上為等間隔。
5.一種粉末稱重方法，由下列步驟組成設置所測粉末的目標重量；通過流量調節器來調節由送料容器輸送到接收容器的粉末流速；測量輸送到所說接收容器中的粉末重量；確定測量重量與目標重量之間的偏差；確定所說的偏差的時間變化量；根據所說的偏差及所說的時間變化量，使用模糊推理得出下一次控制周期中所希望的流速；以及在所說的下一次控制周期中，根據所希望的流速，再次調整流速，并且重復所說的測量步驟，所說的兩個確定步驟，及所說的執行步驟；根據流量調節器的流量特性和目標重量，利用模糊推理來確定通過流量調節器的初始調整過的流速，所說的目標重量的從屬度函數有取決于目標重量的多級形式。
6.一種粉末測量混合裝置，包括多個供料容器；多個附加在所說各個供料容器出口處的流量調節器；多個附加在所說的流量調節器的各個輸出端的供料管路；一個在所說的多個供料管路之間可移動的接收容器，該接收容器收集經過多個流量調節器的粉末；測量裝置，它用于測量出不論來自那個供料管路進入到接收容器內的粉末重量；確定裝置，它用于測定在測量重量與目標重量之間的偏差，以及偏差的時間變化量；控制裝置，它根據所說的偏差及偏差的時間變化量，按照模糊推理進行操作，得出下一次控制周期中控制裝置的所希望的流速；以及轉換裝置，它用于轉換控制裝置的一個輸出量，以選擇使用所說的流量調節器中的一個。
全文摘要
一種粉末測量設備和粉末測量混合裝置，其粉末由供料漏斗傳輸到測量漏斗中，粉末流速由接在漏斗上的流量調節器控制。對測量漏斗的重量進行監測。控制器把測得重量與目標重量進行比較產生一個偏差以及一個偏差的時間變化量。控制器根據模糊推理進行操作，以得出在下一個控制周期中所希望的流速。該所希望的流速被輸送到流量調節器。可以使用幾個帶有流量調節器的供料漏斗。在混合測量的不同階段，控制器的輸出在不同的流量調節器之間轉換。另外，在幾個不同供料漏斗間可移動測量漏斗，以避免使用復雜管路。