自动化批量定量配料系统

物料定量配料技术方案

一、方案概述

本方案由烟台晟智软件有限公司设计，适应于多种物料自动化定量配料批次生产场景需求。系统采用模块化设计，实现高精度、高效率的物料配比与投料控制。

二、技术实现内容

1. 系统架构 

(1) 上位机控制系统：在工业一体机上，运行配料控制软件，提供配料量参数下发、配方管理、参数设置、生产过程指令控制、数据记录与报表功能。 

(2) 控制核心：单片机控制器，负责接收指令、处理信号、执行逻辑控制。RS232与RJ45通讯，采用UDP/TCP IP通讯协议。响应速度快，抗干扰能力强。 

(3) 称重控制仪表：高精度称重控制仪表，通过上位机软件MODBUS RTU协议输入加料量，输出快加、慢加继电器信号，分辨率达1/3000以上。 

(4) 电器控制柜：完成集成线路布设，将数字信号自动转换为继电器信号。8路开关量输入、8路继电器输出。具有启动、停止、急停、自动与手动等按钮。既可以全自动运行也可以半自动运行，满足各种业务需求。 

(5) 人机界面：17英寸彩色触摸屏工业一体机，win10  64位系统， SQL Server 2014大型数据库，8G内存，128G 固态硬盘，2串口，实时显示重量、状态、报警信息、运行生产数据。 

(6) 数据接口：支持以太网、RS232/RS485通讯，可接入MES/ERP系统。 

2. 配料流程控制 

配方调用：从预设配方库选择或输入物料A、B等物料的目标重量（可设定比例或绝对量设置）。

自动去皮：减量法称重，秤斗重量归零。 

三个阶段，双速加料：

第一阶段（快加）：以最大给料速度加至目标值的90-95%。

第二阶段（慢加）：切换至精细给料，缓慢接近目标值。

第三阶段（提前量落差补偿）：根据物料特性与历史数据，自动计算提前关断点，补偿空中落料。 

重量判定：稳定后检测实际重量，如在允差范围内（如±0.5%），判定合格。 

卸料与循环：开启卸料阀，排空后进入下一批次。 

成品仓的选择：上位机系统自动读取AB两个成品仓位的重量数据，同时比较重量数据大小，选择重量值小的仓位作为卸料仓。当卸料量接近仓位容量值时，自动关闭当前仓位的输入阀门，转到另外一个仓位卸料，当另外一个仓位也接近最大容量时，自动停止卸料阀门，停止卸料。 

需要注意的几点问题：

（1）加料仓位有部分剩余物料时，配料开启时，需要检测加料量加满后是否造成容器物料溢出，如果计算数值大于容器最大容量值时，禁止加料开启。

（2）加料设定量大于容器最大容量值时，禁止开启加料。

（3）成品仓物料满容量时，禁止卸料，同时自动进行声光报警。。

（4）自动检查容器中有物料时，自动开启搅拌功能，搅拌功能持续进行，防止物料沉淀。

（5）加料量大于容器仓位容量时，自动进行声光报警。 

3. 精度保障措施 

防抖动滤波：数字滤波算法处理传感器信号。 

三阶段双速加料过程：速度与精度的完美结合。 

温度补偿：对传感器进行温漂补偿。 

非线性校正：全量程多点标定，提高线性度。 

抗干扰设计：屏蔽线缆、独立接地、隔离模拟量模块。

三、技术功能

1. 核心控制功能 

配方管理：存储≥100组配方，可编辑物料名称、目标值、快加量、慢加量、提前量、允差等参数。 

自动/手动模式：自动连续配料、单步手动操作、点动调试。 

双料顺序/同步配料：可设定A→B顺序加料或A/B同时加料。 

产量累计：按班次、日、月统计各种物料用量与总产量。 

2. 监控与报警功能 

实时趋势图：显示配料过程重量数据，重量变化曲线。 

设备状态监控：给料机、阀门、秤斗等状态指示。 

多重报警： 

重量超差（实测值超出允差） 

给料超时（未在设定时间内完成） 

通讯故障（与传感器通讯失联） 

物料缺料（料位低检测） 

声光提示：三色灯+蜂鸣器，区分运行、完成、故障状态。 

3. 数据管理功能 

生产记录：自动保存每批次配方号、目标值、实际值、误差、操作员、时间戳。 

报表导出：支持生成日报、月报，可导出为Excel、PDF格式。 

数据追溯：通过批次号等各种条件可查询完整配料历史。

权限管理：多级密码权限（操作员、技术员、管理员等）。 

四、方案特色

1. 高精度与时间平衡 

采用“快慢双速加料+动态落差补偿”策略，在保证精度（可达0.1%FS）的同时提高速度。 

模块化设计，可根据需求选配不同精度等级的传感器与给料机构，控制成本。 

2. 一键设置，全程自动化完成，省事省力。 

设置加料量值无需在仪表键盘上复杂操作，只需要在工业一体机上通过触摸屏输入数字或者选择配方即可。操作简单易见，数据校验，不会出错。 

设置好，工作批次，全程一气呵成，无需人工干预，更不需要时时刻刻关注加料数量，达到数量和批次后，系统自动停止。 

直观界面：图形化流程显示，关键参数彩色高亮，降低操作门槛。 

3. 具有强大的数据管理能力

可以随时维护配方数据，可以随时查询配料生产数据，进行数据追溯，便于及时调整配料方案，提高生产质量和效率。 

可以及时为决策层提供不同样式的饼型图、立柱型等图形界面，便于及时决策。 

4. 智能化与设备联动控制 

自适应参数：对流动性不同的物料，可自动调整慢加提前量与稳定判断时间 

故障自诊断：自动诊断故障原因，同时写入系统日志中，便于维修人员维修设备。 

5. 可靠性与扩展性 

防错设计：配料前自动检查秤斗余料，防止累积误差；更换配方时需确认。 

扩展接口：预留IO点与通讯口，可方便扩展第三种物料、除尘、输送等配套设备 

云端连接（可选）：通过以太网VPN等上传数据至云平台，手机APP实现远程监控与数据分析。 

五、主要技术指标（示例）

配料精度：±0.1%~0.3% FS（取决于传感器等级与物料特性） 

配料能力：1-5批次/小时（取决于单批总量与物料流动性） 

称重分辨率：1/3000 ~ 1/10000 

人机界面：17英寸彩色触摸屏，电阻/电容式可选 

工作电源：AC 220V±10%，50Hz 

工作环境：温度-10℃~50℃，湿度≤90%RH（无凝露） 

防护等级：控制柜IP54，传感器IP65（根据需求可提高） 

本方案可根据具体物料特性（粒度、湿度、流动性、腐蚀性）、产能要求、现场条件等进行详细定制设计，并提供安装调试、操作培训与售后服务支持。

六、成功案例