两斗式抓斗卸料散料秤设计方案研究

两斗式抓斗卸料散料秤设计方案研究

尚志红

（河北省高速公路京秦管理处，河北 秦皇岛 066000）

摘 要：文中介绍了两斗式抓斗卸料散料秤的系统组成、工作流程、工作特点等，并对其进行了试验效果的检验，试验证明了该系统的可靠性高，故障率低以及维护量小，为港口码头等行业提供了高精度的自动化计量设备，提高了工作效率。

关键词：抓斗卸料散料秤；高精度；自动控制

中图分类号：U653 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2013）04-0101-02

目前，在港口、粮油、冶金、化工、煤炭、水泥等行业，大批散装物料的称量、仓储等大多数采用皮带秤计量，计量精度低，可靠性差，不能满足对物料称重计量的要求，而且要经常进行校准，维护工作量非常大。抓斗卸料散料秤打破了传统观念上皮带秤、核子秤等散料计量方案的束缚，成功地对大宗散装物料进行连续、快速、准确的称量和全过程的自动化控制，对提高生产效率起了巨大的作用。

一、卸料散料秤系统组成 1．秤体

NCS型抓斗卸料散料秤是一种集称量、运输、仓储、结算于一体的计算器具。它由钢结构支撑架、称量斗、秤下缓冲斗、检修走台、信号指示部分、自动校秤装置、称重控制系统以及计算机称重数据管理系统（选购）等组成。本设计为两斗式抓斗卸料散料秤，相比传统的三斗式料斗秤，少去了秤上斗的部分。

称量斗部分是由称量斗体、放料门、称重传感器等组成的碳钢结构。此部分与称量控制部分一起组成了散料秤的基本称量单元。称量斗是用来完成物料称量的容器，称量斗体用四只SB型称重传感器通过专用连接装置安装在钢支撑架上，此专用连接装置可减轻物料下落过程中产生的冲击力对称量精度的影响，确保计量准确度。在称量斗上面入口四周加装防撞围栏，可避免抓斗直接撞到称量斗；在称量斗上面入口处加装隔离栅，可防止大的物料或杂物落入称量斗；在称量斗的其中两侧加装仓壁振动器，可用于称量斗内物料的辅助卸料。

秤下缓冲斗部分由卸料斗、料位器、手动插板门、软连接接口等组成。卸料斗接受称量斗的物料，将物料逐步放空。秤下斗的主体结构为碳钢，内锥面部分衬耐磨衬板（超高分子量聚乙烯板），并可更换，延长设备耐磨寿命。

自动校秤装置用以满足安装调试、称量设定和平时校验的需要。当需要校秤时，只要将控制台上的加载按钮置于“加”的位置，执行机构动作，将砝码提起。校秤结束后，只要将加载按钮置于“卸”的位置，执行机构反向动作，将砝码放下。自动校秤装置的提升总能力设计为4t，分4组，每组1t。

2．控制系统

收稿日期：2012-10-23

作者简介：尚志红，河北省高速公路京秦管理处。

二、技术规格 1．适用范围

场合：码头颗粒散粮的收货、接运计量。

物料：流动性一般以上的散装煤炭，颗粒不大于100mm。

说明：对于水分含量较高的散装煤炭，若通过仓壁振动器还无法顺利卸料，则必须通过人工的方式辅助卸料。

2．技术指标

自动累计精度：0.2%（不考虑风的影响）

每斗最大称量：15,000kg（以容重为0.8t/m3的散装煤炭计）

称量斗水容积：约100m3

控制系统主要由称重传感器（含在称量斗部分中）、称重控制箱（含PANTHER称重显示仪、SIEMENS可编程控制器、TP177B触摸屏、TE电气元件、打印机）等部分组成，如图1，控制着NCS抓斗卸料散料秤的动作，是整个散料秤计量的中枢。称重控制箱安置在秤体支撑架的合适位置，避免雨淋。

计算机管理系统安装于控制室内，在本系统中被设置为通讯主站，负责对控制系统的重量数据进行采集，全面监控系统的工作，并能通过窗口软件对PLC进行编程、修改称重控制参数等，此外还能对采集过来的数据进行分析、管理以及相关的报表打印工作等等。它包括DELL OPTIPLEX硬盘台式计算机（WINDOWS操作系统）、19\"液晶显示器 、西门子 CP5611通讯卡（PROFIBUS DP）、管理系统软件及打印机等，此计算机数据管理系统可实现对多套散料秤的称重数据管理。

图1 控制系统组成

102 中 国 水 运 第13卷  称量斗上开口尺寸：7,500mm×7,500mm 3．工作环境

温度范围：-10℃~40℃ 相对湿度：<95%（无凝露） 4．公用工程

仪表及计算机电源：电压—220V（+10%~-15%），单相，频率—50Hz，功率—1,000W

仓壁振动器电源：三相380V，50Hz，2,000W 气源：压力—0.4~0.6MPa 耗量—40m3/h 三、系统工作流程

两斗式抓斗卸料散料秤的自动控制由可编程逻辑控制器PLC完成。工作流程图如图2。

在进料过程中，操作员操作抓斗从料堆中抓料，抓取的物料放至称量斗中，进入称量斗中的物料的重量经传感器转换成毫伏级模拟电压信号后被送至称重控制终端，终端将此信号转换成重量数据信号通过串行通讯传送到PLC，此数据与触摸屏或计算机上预设的单秤目标值减去提前量（差值）相比较，若此重量数据小于该差值，即抓斗未放空，则PLC上的进料输出点保持接通，进料阀门保持打开，进料过程继续；等到此重量数据达到该差值时，PLC上的进料输出点断开，秤进料阀门关闭；等到空中物料全部落入秤斗中且秤稳定后，此时的重量数据即为本秤的实际物料重量。PLC将此物料重量值送给内部累加器进行累加，再经打印机打印出来。

在放料过程中，PLC上的放料输出点自动接通，放料阀门打开，放料开始，放下的物料落至皮带机上，由皮带机送料入场，当秤斗放空后，放料阀门自动关闭。

至此，本次称重循环结束，下次称重循环的进料过程自动开始，如此不断循环，直至最后称量循环结束后系统工作自动停止。

皮带机送料入场 秤斗放料 抓斗从料堆抓料 触摸屏上可输入各种称重控制参数，并有中文帮助菜单提示，可方便操作人员进行操作，同时在屏幕上可以显示动态称重状态并可以进行实时监控。在安全方面，在操作仪表盘上设置多级密码保护，避免他人随意介入更改参数，提高系统安全性。

3． 故障诊断

称重控制仪表具有自动诊断功能，可大大降低对技术保障人员的素质要求，提高技术保障的效率。另外，可编程控制器随时对诸如零允差超差、料位等信号进行检测，当发现问题可立即报警，避免了故障诊断的延迟。

4．自动重量累计和报表管理

当每次称量循环结束后，系统会自动发出计数脉冲，重量数据可进行自动累加。若连接打印机，可实现相关称重报表的打印，从而使得在数据管理方面非常方便。

6．PROFIBUS DP通讯接口

设备上设置有PROFIBUS DP通讯接口，从而使单台设备成为一个智能节点，可与计算机及其它设备进行数据通讯，可以大大提高生产设备的整体系统控制水平。

7．自动校秤功能

自动校秤装置大大缩短了秤的校验时间，减轻了校验的劳动强度，降低了人为因素在校秤中的影响，提高了称量的精度。

8．远程维护功能

若设备拥有计算机称重管理系统及远程维护组件，通过调制解调器及电话网，维护工程师可对远在千里之外的称重控制系统进行远距离故障诊断及处理，迅速排除故障解决问题，将用户的设备故障停机损失降到最小。

五、试验效果

现对设计的两斗式抓斗卸料散料秤进行试验效果的检验。

试验的物料采用100t左右干燥的粉煤，试验结果如表1。

表1 试验结果

抓斗放空 ?Y N 测试次数

1

抓斗往秤斗放料 称量及累计 累加重量（t）

99.5 102.5 100.5 92.0 110.5

实际总重（t）

99.40 102.45 100.5 91.95 111.15

误差 0.1% -0.05% 0.0% 0.05% -0.06%

2 3

Y 秤斗放空 ?N 4 5

试验采用两斗式抓斗卸料散料秤对煤粉进行累计称重，

测试5次，从上述试验结果可以看出，试验的总体精度基本上优于±0.2％，远高于连续累计式自动衡器（皮带秤）的精度。通过对散装物资进行连续、快速、准确的称量和全过程的自动控制，减少了工艺环节，减轻了工人的劳动强度，大大提高了工作效率。

参考文献

[1] 吕德新.电子散料秤在港口散粮装卸系统中的应用[J].港

口装卸，2010，（6）.

[2] 邹渊，陶玉峰，王亮.电子散料秤在码头散料物资商贸计

量中的应用[J].冶金自动化，2007，（5）.

[3] 张朝霞，刘翠琴.散料秤的结构原理及其在水泥行业的应

用[J].中国建材装备，2002，（3）.

图2 系统工作流程图

四、系统功能特点 1．自动/手动两种操作方式

系统具有自动和手动两种操作方式。正常操作时系统处

于自动工作方式，当系统需要调整，检修或者应急处理时，系统切换到手动操作方式。手动应急操作时，系统和自动操作一样，同样也具有自动累计功能，既减轻操作工人的工作强度，避免了错计、漏计，同时也可以杜绝作假，防止人为的篡改数据。

2．屏幕操作方便

触摸屏为中文操作界面，显示直观，功能设置方便。在