本發(fā)明涉及一種在包裝、灌裝及配料系統(tǒng)控制過程中自動設(shè)定稱重控制參數(shù)的技術(shù)，尤其涉及一種稱重控制參數(shù)設(shè)定方法。

背景技術(shù)：

包裝、灌裝及配料的應(yīng)用中存在下述問題：

1、較難建立機械設(shè)備與流程參數(shù)之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。

2、較難建立控制速度與精度矛盾性能指標(biāo)之間的平衡。

3、流程控制參數(shù)的禁止比較時間參數(shù)調(diào)試復(fù)雜。

上述這些情況引起用戶設(shè)置流程控制參數(shù)需要進行大量嘗試與測試，費時費力，獲得的流程控制參數(shù)品質(zhì)無法保證，影響包裝、灌裝及配料系統(tǒng)的用戶體驗及應(yīng)用性能。

在包裝、灌裝及配料系統(tǒng)中，機械設(shè)備一般采用多速給料設(shè)計以解決控制效率與控制精度的矛盾問題(快速給料提高系統(tǒng)的控制速度，慢速給料確保系統(tǒng)的控制精度)，機械設(shè)備的給料速度指標(biāo)決定應(yīng)用目標(biāo)的速度指標(biāo)能否實現(xiàn)。通過協(xié)調(diào)機械設(shè)備的快慢給料速度與用戶的應(yīng)用需求之間的關(guān)系能夠快速建立流程控制參數(shù)。

為了實現(xiàn)快速流程控制參數(shù)設(shè)置，需要解決下述技術(shù)問題：

1、空中飛料(物料從控制點到稱重點之間存在高度差，引起物料落下需要花費一定的時間)過程引起給料時間與給料量之間存在匹配誤差，沖擊壓力和濾波器建穩(wěn)問題造成測試重量誤差，較多的類似原因引起設(shè)備給料速度指標(biāo)測量困難。

2、應(yīng)用精度(均值+波動)與速度(均值)指標(biāo)測量復(fù)雜，在控制性能的精度與速度之間平衡困難。

3、由于從快速進料到慢速進料的過程給料流量的減小引起料流對稱重設(shè)備的沖擊減少，引起稱重重量在一段時間之內(nèi)會高于慢速進料的控制重量值現(xiàn)象，造成慢速進料控制的不穩(wěn)定(提前慢速控制時刻)，流程控制的禁止比較時間參數(shù)被用來解決該問題。流程禁止比較時間參數(shù)較難在流程其它控制參數(shù)未確定以前確定，這將造成控制流程無法正常工作，進而無法進行測試工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述的問題，設(shè)計一種實現(xiàn)建立滿足用戶應(yīng)用需求的稱重控制參數(shù)設(shè)定方法。

具體的，本發(fā)明提供了一種稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法，包括：

a.設(shè)定初始控制參數(shù)，該初始控制參數(shù)至少包括：目標(biāo)重量Wt、控制時間Tc以及第一或第二給料量Ws；

b.在第一進料階段實測第一進料完成時間ttf和第一重量增量wtf；

c.在第二進料階段實測第二進料完成時間tts和第二重量增量wts；

d.根據(jù)該控制時間、第一進料完成時間和第二進料完成時間，計算控制時間誤差△T；

e.如果該控制時間誤差△T小于零，根據(jù)該ttf、wtf、tts、wts和△T來確定第一或第二給料量的修正量△W，然后在將該第一或第二給料量Ws加上該修正量后重新執(zhí)行步驟b-f；

f.如果該△T大于或等于零，則結(jié)束該方法。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該第一進料階段的進料速度大于該第二進料階段的進料速度。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，在第一進料階段結(jié)束之后和該第二進料階段開始前設(shè)置一等待時間，在該等待時間內(nèi)停止進料和稱重作業(yè)。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該第一進料完成時間始于在該第一進料階段中投料口開始投料的時間且終于投料口停止投料的時間；該第二進料完成時間始于在該第二進料階段中投料口開始投料的時間且終于投料口停止投料的時間；且該控制時間為初始設(shè)定的該第一進料完成時間和該第二完成時間之 和。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該第一重量增量是實測的該第一進料階段的結(jié)束時相比于開始時的稱重重量增量；且該第二重量增量是實測的該第二進料階段的結(jié)束時相比于開始時的稱重重量增量。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該步驟d中的計算控制時間誤差△T的步驟包括：通過等式△T＝Tc-(ttf+tts)來計算△T。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該步驟e中的確定第一或第二給料量的修正量△W的步驟包括：通過等式△W＝wtf*wts*△T/(wtf*tts-wts*ttf)來計算△W。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，該步驟e中的確定第一或第二給料量的修正量△W的步驟進一步包括：通過等式△W＝wtf*wts*△T*kt/(wtf*tts-wts*ttf)來計算△W，其中kt為收斂系數(shù)。

較佳地，在上述的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法中，還包括：

在該步驟b中連續(xù)記錄第一稱重數(shù)據(jù)fdata；

在該步驟c中連續(xù)記錄第二稱重數(shù)據(jù)sdata；以及

在該步驟c之后，以等待時間和第二進料階段的開始時刻為對齊點疊加該第一稱重數(shù)據(jù)fdata和第二稱重數(shù)據(jù)sdata為idata；以該第二稱重數(shù)據(jù)sdata的結(jié)束時間為起點，在idata中逆時間查找小于(Wt–Wc)的數(shù)據(jù)時長ttfc，并在ttfc大于零時，將該禁止比較時間Ti替換為Ti＝tts–ttfc/2，其中Wc為提前量。

本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢至少在于以下幾點：

1、通過在快慢速度給料控制間加入等待時間的方法解決禁止比較時間(例如，快進料結(jié)束后直接進入慢進料階段，期間不停止稱重和給料作業(yè)，但因為快進料結(jié)束后進入慢進料時系統(tǒng)不穩(wěn)定，這時系統(tǒng)需要等待3s后開始控制慢進料過程，這3s就是禁止比較時間)參數(shù)導(dǎo)致測試流程無法正常進行的問題；

2、通過等待控制重量穩(wěn)定的方法測量設(shè)備給料速度(流量)指標(biāo)；

3、通過給料速度信息的參與加速方法的收斂速度；

4、協(xié)調(diào)控制精度與控制速度性能指標(biāo)，獲得優(yōu)化的流程控制參數(shù)；

5、通過逐次逼近的方法解決控制速度數(shù)據(jù)測量精度問題。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進一步的解釋。

附圖說明

包括附圖是為提供對本發(fā)明進一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法的基本步驟的流程圖。

圖2示出了稱重過程的一個實施例的示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本發(fā)明的實施例。

首先參考圖1，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法的基本步驟的流程圖。如圖所示，稱重控制參數(shù)自設(shè)定方法100主要包括以下步驟：

步驟101：設(shè)定初始控制參數(shù)，該初始控制參數(shù)至少包括：目標(biāo)重量Wt、控制時間Tc以及第一或第二給料量Ws；

步驟102：在第一進料階段實測第一進料完成時間ttf和第一重量增量wtf；

步驟103：在第二進料階段實測第二進料完成時間tts和第二重量增量wts，其中該第一進料階段的進料速度大于該第二進料階段的進料速度；

步驟104：根據(jù)該控制時間、第一進料完成時間和第二進料完成時間，計算控制時間誤差△T；

步驟105：如果該控制時間誤差△T小于零，根據(jù)該ttf、wtf、tts、wts和△T來確定第一或第二給料量的修正量△W，然后在將該第一或第二給料量Ws加上該修正量后重新執(zhí)行步驟b-f；

步驟106：如果該△T大于或等于零，則結(jié)束該方法。

以下結(jié)合如圖2所示的一個示例來討論本發(fā)明的各種優(yōu)選實施例。但，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，以下詳細(xì)討論的示例并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。例如，各種優(yōu)選實施例可以在不背離本發(fā)明的原理的基礎(chǔ)上在上述各步驟中選 擇性地組合、省略或者變換次序。

在該示例中，首先設(shè)定初始控制參數(shù)，該初始控制參數(shù)包括，但不限于：目標(biāo)重量Wt(比如Wt＝10kg)、控制時間Tc(比如Tc＝3s)、慢給料量Ws(比如Ws＝0.45Wt)(或者也可以是快給料量Wf，其中Wt＝Wf+Ws)。較佳地，該初始控制參數(shù)還可以包括禁止比較時間Ti(比如Ti＝0)和提前量Wc(比如Wc＝0.05Wt)。如以下會更詳細(xì)的討論的，該控制時間Tc為期望的(或者初始設(shè)定的)快進料完成時間和慢完成時間之和。

根據(jù)步驟102，在快進料階段，實測快進料完成時間ttf(該快進料完成時間始于在該快進料階段中投料口開始投料的時間且終于投料口停止投料的時間)和第一重量增量Wtf。以圖2所示的示例為例，該快進料階段是快進料開始點和快進料關(guān)斷點之間，其中當(dāng)稱重值大于(Wt-Wc-Ws)時，即快進料關(guān)斷點ttf，關(guān)閉投料口。

此時，還有部分物料未落未落到稱重平臺上，因此需要等待一段時間使得稱重值穩(wěn)定。在圖2所示的實施例中，本發(fā)明可以在第一進料階段結(jié)束(即快進料關(guān)斷點)之后和該第二進料階段開始(即慢進料開始點)前設(shè)置一等待時間，在該等待時間內(nèi)停止進料和稱重作業(yè)。該等待時間可以由用戶或制造商預(yù)設(shè)設(shè)定，或者也可以允許根據(jù)實際情況自行設(shè)定。

在快進料過程中，可以連續(xù)記錄稱重數(shù)據(jù)fdata，并在稱重穩(wěn)定后記錄快速投料結(jié)束時相對于開始時的重量增量Wtf，如圖2所示。

接著，在等待時間結(jié)束后開始慢進料階段，該慢進料階段在給料量大于或等于(Ws-Wc)時關(guān)閉投料口。此時，實測慢進料完成時間tts(該慢進料完成時間始于在該慢進料階段中投料口開始投料的時間且終于投料口停止投料的時間)，如圖2所示。在慢進料過程中，可以連續(xù)記錄稱重數(shù)據(jù)sdata；且在慢進料階段的稱重穩(wěn)定后(即圖2所示的結(jié)束點處)，實測慢速投料結(jié)束時相對于開始時的重量增量Wts，如圖2所示。

在步驟104，根據(jù)該控制時間、第一進料完成時間和第二進料完成時間，計算控制時間誤差△T。例如，可以通過等式△T＝Tc-(ttf+tts)來計算該△T。

接下來，如果該控制時間誤差△T小于零，根據(jù)該ttf、wtf、tts、wts和△ T來確定第一或第二給料量的修正量△W，然后在將該第一或第二給料量Ws加上該修正量后重新執(zhí)行步驟102-106，步驟105。

直到△T大于或等于零，即步驟106，結(jié)束該方法100，從而完成稱重控制參數(shù)的自設(shè)置。

優(yōu)選的，該步驟105中的確定第一或第二給料量的修正量△W的步驟可以包括：通過等式△W＝wtf*wts*△T/(wtf*tts-wts*ttf)來計算△W。例如，可以首先計算快進料流量為If＝wtf/ttf，慢進料流量為Is＝wts/tts。通過背向?qū)W習(xí)誤差修正算法，由于增加快給料量將減小慢給料量(因為Wt＝Wf+Ws)，假設(shè)控制慢進料量Ws的調(diào)整量為ΔA，則有ΔA/Is-ΔA/If＝ΔT，即可推導(dǎo)獲得ΔA＝((Is*If)/(If–Is))*ΔT。

更優(yōu)選的，該步驟105中的確定第一或第二給料量的修正量△W的步驟進一步包括：通過等式△W＝wtf*wts*△T*kt/(wtf*tts-wts*ttf)來計算△W，其中kt為收斂系數(shù)。由于在包裝、灌裝及配料的控制過程中，控制完成時間本身就存在較大的波動，為了抵消這些波動對測試系統(tǒng)的影響，需要對修正量乘以收斂系數(shù)Kt以便保證系統(tǒng)的收斂性，即ΔW＝Kt*ΔA。

此外，根據(jù)一個優(yōu)選實施例，上述的稱重控制參數(shù)設(shè)定方法100還可以包括：

在該步驟102中連續(xù)記錄第一稱重數(shù)據(jù)fdata，如以上已討論的；

在該步驟103中連續(xù)記錄第二稱重數(shù)據(jù)sdata，如以上已討論的；以及

在該步驟103之后，以等待時間和第二進料階段的開始時刻為對齊點疊加該第一稱重數(shù)據(jù)fdata和第二稱重數(shù)據(jù)sdata為idata；以該第二稱重數(shù)據(jù)sdata的結(jié)束時間為起點，在idata中逆時間查找小于(Wt–Wc)的數(shù)據(jù)時長ttfc，并在ttfc大于零時，將該禁止比較時間Ti替換為Ti＝tts–ttfc/2。最終，在上述方法100執(zhí)行結(jié)束(步驟106)時，輸出最新的Ti值以及實測到的Ws、Wc等值。

綜上，本發(fā)明主要具有以下幾個特點：

1、通過在控制流程的快速和慢速給料之間加入等待時間的辦法，等待快速進料過程引起的沖擊壓力影響消失，進而保證測試過程不受流程控制的禁止比較時間參數(shù)影響；

2、通過測量沖擊壓力消失濾波穩(wěn)定后的準(zhǔn)確重量的方法測量設(shè)備進料速 度數(shù)據(jù)，獲得精確的給料速度數(shù)據(jù)，進而通過使用給料速度提高建立流程控制參數(shù)速度；

3、在重量控制的基礎(chǔ)上，通過以控制時間為優(yōu)化目標(biāo)的方式優(yōu)化流程控制參數(shù)；

4、通過迭代控制的方法解決控制性能指標(biāo)測量數(shù)據(jù)波動較大問題，進而獲得高精度流程控制參數(shù)。

因此，通過采用本發(fā)明的上述方法能夠快速找到協(xié)調(diào)機械設(shè)備和用戶應(yīng)用需求的流程控制參數(shù)，減少包裝、灌裝及配料系統(tǒng)的應(yīng)用人力物力花費，提高系統(tǒng)的使用性能。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見，可對本發(fā)明的上述示例性實施例進行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此，旨在使本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求書及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對本發(fā)明的修改和變型。