文献综述
一、课题研究意义及应用价值
自动给料技术在上世纪开始时就已经成型,随着科学技术的不断发展,其功能日益强大,向着高精度化、高速度化、高柔性化、高自动化、高可靠性等特点方向发展。在控制系统方面已经将单片微机(简称单片机)、可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller即PLC)、现场总线等技术运用于其中实现了自动化,并且已经在工业和农业上得到广泛的应用。
在现代工业中粉状、粒状等固态物料的实时、精准计量一直是固态给料领域的难题[1]。经过几十年的发展,随着传感技术、计算机技术、机电设备发展,加料设备不断完善,现在工业领域自动加料器的精度一般能达到1%[2],较好的加料器的精度能达到0.5%,高级的加料器的精度能优于0.2%。自动给料系统是配方生产中的一个中间关键环节,它的作用是将配方中的粉状、粒状物料和添加剂以一定的配方比例输送至后续设备,以实现整个生产的自动化。自动给料系统的关键设备是自动给料器,它可以根据设定值,使物料[3]保持设定的流量,使后续装置运行稳定、安全,保证产品的质量稳定。自动给料控制系统是本着提高系统的通用性、可维护性、低成本和可操作性等目的来实现和设计的。自动给料系统的精度和可操作性直接影响着产品的质量, 对工厂的效益也会产生或多或少的影响。自动给料控制系统具有很强的控制性,灵活性,扩展性[4]。而我国因为工业起步较慢,国内的大部分工厂企业依旧停留在以人力为主的给料方式。这不仅严重影响了产品质量与生产效率,还造成人力资源的严重浪费。可以说,让自动给料系统代替传统手工给料是我国企业应当重点考虑的问题[5]。
二、自动给料系统的研究现状及发展趋势
随着现代工业自动化的发展,物料输送自动化控制早已得到实现。而机电一体化技术在现代工业中的发展使计算机的应用得到了进一步的发展,如单片机,PLC,工业控制总线等。而PLC又以其独特的优势在工业中得到了广泛的应用[6]。随着“工业4.0”的到来,自动化生产慢慢代替人们手工操作,在提高生产效率的同时改进生产流程从而使得企业的整体生产时间得到大幅度降低。自动控制外设操作简便,利于操作者学习运用。柔性化装夹日趋稳定,更加适用于生产多样性的需求[7] [8]。
干燥细小颗粒的输送在工业上一直是一个难题,其输送方式也是多种多样,可分为[9]机械输送和气力输送两大类。为取得良好效果,细小颗粒输送装置不断朝着经济、可靠、维护检修量小、环保效果好、高自动化程度方向发展[10] [11]。
国外自动给料设备发展现状:
由于欧美发达国家人工成本高,企业大量采用工人从事生产线辅助工作既不经济生产效率也不高,发达国家早在20世纪70年就已经在工业生产中大量采用自动化装备[12]。空气给料机:该给料机是欧美工业最早使用的给料机,它主要用于速度不快精度要求不高的自动给料任务。空气给料机给料速度相对来说比较慢,给料精度也不高,所以逐步淘汰了,不过它操作简单价格实惠[13]。目前国外市面上最常用的一种上料机就是振动盘,振动盘是利用电磁效应,通过产品高频抖动,使工料以一定的姿态运动,再结合各种结构,使工料可以有序的输送到目标位置。振动盘是一种成本最低的上料机,其较早期的空气给料机具有结构紧凑、易于生产维护和结实耐用等优点,其缺点是通用性比较差,同时往往伴随一定的噪声,目前也有将振动盘内表面刷上一层塑胶以降低噪声的技术[14]。
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