本发明公开了一种间歇式定量输送系统及其控制方法，包括储料仓、第一电动机、第二电动机、送料系统、第一棘桨、第二棘桨、称重料斗、基座、控制系统、用于驱动第一电动机工作的第一驱动器、以及用于驱动第二电动机工作的第二驱动器；第一棘桨及第二棘桨自上到下依次安装于储料仓内，送料系统与储料仓顶部的进料口相连通，储料仓的底部设有开度可调的出料口，第一电动机的输出轴与第一棘桨的驱动轴相连接，第二电动机的输出轴与第二棘桨的驱动轴相连接；所述控制系统包括人机交互系统、控制器、以及用于测量称重料斗的重量的称重传感器，控制器的输入端与称重传感器的输出端相连接。本发明能够高效、准确完成定量送料，结构简单。
1.一种间歇式定量输送控制方法，其特征在于，基于间歇式定量输送系统，所述间歇式定量输送系统包括储料仓(6)、第一电动机、第二电动机、送料系统、第一棘桨(3)、第二棘桨(5)、称重料斗(10)、基座(12)、控制系统、用于驱动第一电动机工作的第一驱动器(16)、以及用于驱动第二电动机工作的第二驱动器(17)；
第一棘桨(3)及第二棘桨(5)自上到下依次安装于储料仓(6)内，送料系统与储料仓(6)顶部的进料口相连通，储料仓(6)的底部设有开度可调的出料口(9)，第一电动机的输出轴与第一棘桨(3)的驱动轴相连接，第二电动机的输出轴与第二棘桨(5)的驱动轴相连接；
称重料斗(10)位于基座(12)上，称重料斗(10)的入口正对所述储料仓(6)的出料口(9)，基座(12)上固定有用于驱动储料仓(6)的出料口(9)开合的第三驱动器(8)；
所述控制系统包括人机交互系统、控制器(14)、以及用于测量称重料斗(10)的重量的称重传感器(13)，控制器(14)的输入端与称重传感器(13)的输出端相连接，控制器(14)的输出端与第一驱动器(16)的输入端、第二驱动器(17)的输入端、以及第三驱动器(8)的输入端相连接，人机交互系统与控制器(14)相连接；
称重传感器(13)的输出端依次通过ADC转换器及数字滤波器与控制器(14)的输入端相连接；
还包括用于固定储料仓(6)的支架，储料仓(6)上表面的侧面与支架的侧面通过轴连接，储料仓(6)的顶部与支架的顶部通过弹簧连接，支架上安装有上限位开关(2)及下限位开关(1)，上限位开关(2)位于下限位开关(1)的上方，当储料仓(6)内的物料增加时，储料仓(6)向下运动，当储料仓(6)内的物料减少时，储料仓(6)向上运动，当储料仓(6)内没有物料时，储料仓(6)的顶部与上限位开关(2)相接触，当储料仓(6)内的物料重量等于预设值时，储料仓(6)与下限位开关(1)相接触，上限位开关(2)的输出端及下限位开关(1)的输出端均与送料系统的控制端相连接；
1)通过人机交互系统向控制器(14)中输入目标重量信息，称重传感器(13)检测称重料斗(10)的空重信息，并将所述空重信息转发至控制器(14)中，控制器(14)根据所述目标重量信息产生第一驱动信息、第二驱动信息及第三驱动信息，第一驱动器(16)根据所述第一驱动信息驱动第一电动机控制第一棘桨(3)的转速，第二驱动器(17)根据所述第二驱动信息驱动第二电动机控制第二棘桨(5)的转速，从而使第一棘桨(3)及第二棘桨(5)搅拌储料仓(6)内的物料，第三驱动器(8)根据所述第三驱动信息控制储料仓(6)中出料口(9)的开度，使储料仓(6)内的物料掉落至称重料斗(10)中；
称重传感器(13)按照预设采样频率获取称重料斗(10)的重量信息，并将当前称重料斗(10)的重量信息转发至控制器(14)中，控制器(14)得到当前能够掉落到称重料斗(10)中的物料重量P(n)，其中，P(n)＝k1s(n)+k2p(n+k，od，rs)-k3q(n，od，rs)-δ(n)
s(n)为当前称重传感器(13)输出的称重料斗(10)的重量信息，p(n+k)为根据前k次接收的称重料斗(10)的重量信息估计出的滞空物料重量，q(n)为散料物料下落后对称重传感器(13)产生的冲击分量，δ(n)为系统的总噪声值，od为储料仓(6)中出料口(9)的开度，rs为第二棘桨(5)的转速；k1、k2及k3分别为s(n)、p(n+k)及q(n)的系数；
当当前能够掉落到称重料斗(10)中的物料重量P(n)等于预设目标重量时，则产生第四驱动信息、第五驱动信息及第六驱动信息，第一驱动器(16)根据所述第四驱动信息关闭第一电动机，第二驱动器(17)根据所述第五驱动信息关闭第二电动机，第三驱动器(8)根据所述第六驱动信息控制储料仓(6)中出料口(9)的关闭。
2.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，所述称重料斗(10)底部的出料口处设有插板阀门，插板阀门连接有用于驱动所述插板阀门的第三电动机(11)。
3.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，控制器(14)与人机交互系统通过RS232接口(15)相连接。
4.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，第一棘桨(3)与第二棘桨(5)通过离合器同轴安装，第二棘桨(5)为三叶棘桨结构，第一棘桨(3)为多螺距单叶棘桨结构；
第一电动机通过第一减速机(4)及链轮与第一棘桨(3)相连接；
第二电动机通过同步带及第二减速机与第二棘桨(5)相连接。
5.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，
储料仓(6)的外壁上安装有若干电磁振动器(7)，电磁振动器(7)的数量为4个，且4个电磁振动器(7)沿周向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，储料仓(6)中出料口(9)的开度根据用户预设的目标重量、出料口(9)最大的下料量及称重传感器(13)的采样频率确定。
7.根据权利要求1所述的间歇式定量输送控制方法，其特征在于，所述称重传感器(13)的采样频率为500Hz-1000Hz。
一种间歇式定量输送系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于输送机技术领域，涉及一种间歇式定量输送系统及其控制方法。
背景技术
[0002] 在散态物料自动称量过程中，通常使用螺旋输送机承担向电子秤设备精确送料的任务。为满足高精度称量的需要，一般采用直流电机或调频电机控制送料螺旋的旋转速度。螺旋输送机的送料过程可分为三个送料阶段，即快速送料阶段、慢速送料阶段、点动送料阶段。称量开始时高效送料，螺旋快速推进送料；物料重量达到粗调进料值时，螺旋转为慢速推进物料，使物料逐步更加接近设定值；物料重量十分接近设定称量值时，螺旋转为点动方式精确送料；点动送料过程中，由电子秤及主控单元测量并计算其重量是否达到设定值要求，当达到设定值要求时，称量结束。
[0003] 现有的螺旋输送机采用渐开螺旋配合电子秤进行自动称量，存在称量操作时间长，螺旋点动送料有时会超过设定值和允许误差等问题。
[0004] 双螺旋结构螺旋输送机对上述缺陷进行改进，但增加系统结构复杂度，同时，粉末与颗粒混合料的下料精度并不支持微分给料操作。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种间歇式定量输送系统及其控制方法，该系统及其控制方法能够高效、准确完成定量送料，结构简单。
[0006] 为达到上述目的，本发明所述的间歇式定量输送系统包括储料仓、第一电动机、第二电动机、送料系统、第一棘桨、第二棘桨、称重料斗、基座、控制系统、用于驱动第一电动机工作的第一驱动器、以及用于驱动第二电动机工作的第二驱动器；
[0007] 第一棘桨及第二棘桨自上到下依次安装于储料仓内，送料系统与储料仓顶部的进料口相连通，储料仓的底部设有开度可调的出料口，第一电动机的输出轴与第一棘桨的驱动轴相连接，第二电动机的输出轴与第二棘桨的驱动轴相连接；
[0008] 称重料斗位于基座上，称重料斗的入口正对所述储料仓的出料口，基座上固定有用于驱动储料仓的出料口开合的第三驱动器；
[0009] 所述控制系统包括人机交互系统、控制器、以及用于测量称重料斗的重量的称重传感器，控制器的输入端与称重传感器的输出端相连接，控制器的输出端与第一驱动器的输入端、第二驱动器的输入端、以及第三驱动器的输入端相连接，人机交互系统与控制器相连接。
[0010] 称重传感器的输出端依次通过ADC转换器及数字滤波器与控制器的输入端相连接。
[0011] 所述称重料斗底部的出料口处设有插板阀门，插板阀门连接有用于驱动所述插板阀门的第三电动机。
[0012] 控制器与人机交互系统通过RS232接口相连接。
[0013] 第一棘桨与第二棘桨通过离合器同轴安装，第二棘桨为三叶棘桨结构，第一棘桨为多螺距单叶棘桨结构；
[0014] 第一电动机通过第一减速机及链轮与第一棘桨相连接；
[0015] 第二电动机通过同步带及第二减速机与第二棘桨相连接。
[0016] 储料仓的外壁上安装有若干电磁振动器，电磁振动器的数量为4个，且4个电磁振动器沿周向均匀分布；
[0017] 还包括用于固定储料仓的支架，储料仓上表面的侧面与支架的侧面通过轴连接，储料仓的顶部与支架的顶部通过弹簧连接，支架上安装有上限位开关及下限位开关，上限位开关位于下限位开关的上方，当储料仓内的物料增加时，储料仓向下运动，当储料仓内的物料减少时，储料仓向上运动，当储料仓内没有物料时，储料仓的顶部与上限位开关相接触，当储料仓内的物料重量等于预设值时，储料仓与下限位开关相接触，上限位开关的输出端及下限位开关的输出端均与送料系统的控制端相连接。
[0018] 本发明所述的间歇式定量输送控制方法包括以下步骤：
[0019] 1)通过人机交互系统向控制器中输入目标重量信息，称重传感器检测称重料斗的空重信息，并将所述空重信息转发至控制器中，控制器根据所述目标重量信息产生第一驱动信息、第二驱动信息及第三驱动信息，第一驱动器根据所述第一驱动信息驱动第一电动机控制第一棘桨的转速，第二驱动器根据所述第二驱动信息驱动第二电动机控制第二棘桨的转速，从而使第一棘桨及第二棘桨搅拌储料仓内的物料，第三驱动器根据所述第三驱动信息控制储料仓中出料口的开度，使储料仓内的物料掉落至称重料斗中；
[0020] 称重传感器按照预设采样频率获取称重料斗的重量信息，并将当前称重料斗的重量信息转发至控制器中，控制器得到当前能够掉落到称重料斗中的物料重量P(n)，其中，[0021] P(n)＝k1s(n)+k2p(n+k，od，rs)-k3q(n，od，rs)-δ(n)
[0022] s(n)为当前称重传感器输出的称重料斗的重量信息，p(n+k)为根据前k次接收的称重料斗的重量信息估计出的滞空物料重量，q(n)为物料下落后对称重传感器产生的冲击分量，δ(n)为系统的总噪声值，od为储料仓中出料口的开度，rs为第二棘桨的转速；k1、k2及k3分别为s(n)、p(n+k)及q(n)的系数；
[0023] 当当前能够掉落到称重料斗中的物料重量P(n)等于预设目标重量时，则产生第四控制信号、第五控制信号及第六控制信号，第一驱动器根据所述第四驱动信息关闭第一电动机，第二驱动器根据所述第五驱动信息关闭第二电动机，第三驱动器根据所述第六驱动信息控制储料仓中出料口的关闭。
[0024] 储料仓中出料口的开度根据用户预设的目标重量、出料口最大的下料量及称重传感器的采样频率确定。
[0025] 所述称重传感器的采样频率为500Hz-1000Hz。
[0026] 本发明具有以下有益效果：
[0027] 本发明所述间歇式定量输送系统及其控制方法在工作时，通过称重传感器实时检测称重料斗空载时的重量，控制器根据预设的目标重量信息控制第一棘桨的转速、第二棘桨的转速及储料仓的出料口开度，使储料仓内的物料掉落到称重料斗中，通过称重传感器按照预设的采样频率采集称重料斗重量信息，得到能够掉落到称重料斗中的物料重量，其中，能够掉落到称重料斗中的物料重量根据当前物料掉落到称重料斗中的冲击分量、储料仓的出料口与称重料斗之间滞空散料的重量、以及当前称重传感器输出的称重料斗的重量信息计算得到，当能够掉落到称重料斗中的物料重量为用户预设的目标重量时，则控制第一电机及第二电机停止工作，控制储料仓中的出料口闭合，从而精确、高效的实现定量送料，系统的结构简单，操作方便，实用性极强，并且降低生产成本，满足散料自动称量的精度要求。
附图说明
[0028] 图1为本发明的结构示意图；
[0029] 图2为本发明中控制系统的原理图；
[0030] 其中，1为下限位开关、2为上限位开关、3为第一棘桨、4为第一减速机、5为第二棘桨、6为储料仓、7为电磁振动器、8为第三驱动器、9为出料口、10为称重料斗、11为第三电动机、12为基座、13为称重传感器、14为控制器、15为RS232接口、16为第一驱动器、17为第二驱动器。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0032] 参考图1及图2，本发明所述的间歇式定量输送系统包括储料仓6、第一电动机、第二电动机、送料系统、第一棘桨3、第二棘桨5、称重料斗10、基座12、控制系统、用于驱动第一电动机工作的第一驱动器16、以及用于驱动第二电动机工作的第二驱动器17；第一棘桨3及第二棘桨5自上到下依次安装于储料仓6内，送料系统与储料仓6顶部的进料口相连通，储料仓6的底部设有开度可调的出料口9，第一电动机的输出轴与第一棘桨3的驱动轴相连接，第二电动机的输出轴与第二棘桨5的驱动轴相连接；称重料斗10位于基座12上，称重料斗10的入口正对所述储料仓6的出料口9，基座12上固定有用于驱动储料仓6的出料口9开合的第三驱动器6；所述控制系统包括人机交互系统、控制器14、以及用于测量称重料斗10的重量的称重传感器13，控制器14的输入端与称重传感器13的输出端相连接，控制器14的输出端与第一驱动器16的输入端、第二驱动器17的输入端、以及第三驱动器6的输入端相连接，人机交互系统与控制器14相连接。
[0033] 需要说明的是，称重传感器13的输出端依次通过ADC转换器及数字滤波器与控制器14的输入端相连接，称重料斗10底部的出料口处设有插板阀门，插板阀门连接有用于驱动所述插板阀门的第三电动机11，控制器14与人机交互系统通过RS232接口15相连接，第一棘桨3与第二棘桨5通过离合器同轴安装，第二棘桨5为三叶棘桨结构，第一棘桨3为多螺距单叶棘桨结构；第一电动机通过第一减速机4及链轮与第一棘桨3相连接；第二电动机通过同步带及第二减速机与第二棘桨5相连接，储料仓6的外壁上安装有若干电磁振动器7，电磁振动器7的数量为4个，且4个电磁振动器7沿周向均匀分布。
[0034] 另外，本发明还包括用于固定储料仓6的支架，储料仓6上表面的侧面与支架的侧面通过轴连接，储料仓6的顶部与支架的顶部通过弹簧连接，支架上安装有上限位开关2及下限位开关1，上限位开关2位于下限位开关1的上方，当储料仓6内的物料增加时，储料仓6向下运动，当储料仓6内的物料减少时，储料仓6向上运动，当储料仓6内没有物料时，储料仓6的顶部与上限位开关2相接触，当储料仓6内的物料重量等于预设值时，储料仓6与下限位开关1相接触，上限位开关2的输出端及下限位开关1的输出端均与送料系统的控制端相连接。
[0035] 本发明所述的间歇式定量输送控制方法包括以下步骤：
[0036] 1)通过人机交互系统向控制器14中输入目标重量信息，称重传感器13检测称重料斗10的空重信息，并将所述空重信息转发至控制器14中，控制器14根据所述目标重量信息产生第一驱动信息、第二驱动信息及第三驱动信息，第一驱动器16根据所述第一驱动信息驱动第一电动机控制第一棘桨3的转速，第二驱动器17根据所述第二驱动信息驱动第二电动机控制第二棘桨5的转速，从而使第一棘桨3及第二棘桨5搅拌储料仓6内的物料，第三驱动器6根据所述第三驱动信息控制储料仓6中出料口9的开度，使储料仓6内的物料掉落至称重料斗10中；
[0037] 称重传感器13按照预设采样频率获取称重料斗10的重量信息，并将当前称重料斗10的重量信息转发至控制器14中，控制器14得到当前能够掉落到称重料斗10中的物料重量P(n)，其中，
[0038] P(n)＝k1s(n)+k2p(n+k，od，rs)-k3q(n，od，rs)-δ(n)
[0039] s(n)为当前称重传感器13输出的称重料斗10的重量信息，p(n+k)为根据前k次接收的称重料斗10的重量信息估计出的滞空物料重量，q(n)为物料下落后对称重传感器13产生的冲击分量，δ(n)为系统的总噪声值，od为储料仓6中出料口9的开度，rs为第二棘桨5的转速；k1、k2及k3分别为s(n)、p(n+k)及q(n)的系数；
[0040] 当当前能够掉落到称重料斗10中的物料重量P(n)等于预设目标重量时，则产生第四控制信号、第五控制信号及第六控制信号，第一驱动器16根据所述第四驱动信息关闭第一电动机，第二驱动器17根据所述第五驱动信息关闭第二电动机，第三驱动器6根据所述第六驱动信息控制储料仓6中出料口9的关闭。
[0041] 储料仓6中出料口9的开度根据用户预设的目标重量、出料口9最大的下料量及称重传感器13的采样频率确定。
[0042] 所述称重传感器13的采样频率为500Hz-1000Hz。
[0043] 第一棘桨3的直径15mm，螺距为100mm，回转半径为50+N×50mm，N为第一棘桨3到第二棘桨5的螺距数，每螺距单棘桨，第一棘桨3中的所有棘桨两个一组按180度夹角安装，每组棘桨夹角＝360度/棘桨组数，以使棘桨受理均衡；第二棘桨5的直径为100mm，棘桨夹角120度，当输送的散料粘性容易粘结时，可以适当增加第一棘桨3及第二棘桨5的数量，加大对输送物料的搅拌推送作用，当第一棘桨3转动时，散态物料受重力作用经出料口9落下进入称重料斗10进行计重，同时第二棘桨5随动协助推动散料下落；第二棘桨5转动时，调节减小出料口9开度，推动少量散态物料流出；第一棘桨3及第二棘桨5的转速和启闭时间受控制器14控制。
