浅谈国内定量包装秤的现状及发展趋势
金平   曲英青

 　　【摘 要】本文简要阐述了目前国内定量包装行业现状及定量包装秤常用的称重方法、给料装置、控制方式等，并对发展趋势作了简单论述。
 　　引  言
　　我国企业生产定量包装设备起步较晚，经过20多年的发展，我国的定量包装设备行业发展已经初露端倪，不仅能满足国内市场的需求，部分还在出口。近年来，国内公司顺应发达国家和我国经济发展走势，在努力学习借鉴国际先进技术经验的同时，着重强调自主知识创新，开发出高精度、高速度、高质量的具有国际竞争力的高新技术产品，为我国定量包装设备稳定持续发展，赶超美、日、德、意四大定量包装设备生产强国贡献力量。在日趋激烈的国际竞争中争取更广阔的天地，并积极打入欧、美、日本市场，争得一席之地。
　　1. 定量包装行业现状
　　我国定量秤生产企业以小规模为主，产品设计、研究、开发环节薄弱。我国的定量包装工业过去长期处于一种生产力水平低下、主体技术不高的状况，大部分企业目前仍然处于互相照搬照抄国内外技术，降低生产成本的原始经营阶段。更有一些作坊式的小企业用一套图纸存活，一味地追求低成本，严重扰乱国内市场。企业没有自主知识产权，尤其是核心的控制技术，控制器是定量包装机械的大脑，大多数企业却需要从国外或合资、独资单位购买。目前，我国的定量包装设备已进入调整产品结构、提高开发能力的新时期。技术升级，产品换代是行业发展的重要课题。定量包装机械的低水平发展将影响到整个定量包装工业的快速发展，所以必须努力改变其落后状况，争取更大的国内和国际市场。
　　1.1 基本结构
　　定量包装秤按称重方式一般可以分为有斗（净重）秤和无斗（毛重）秤。
　　有斗秤工作时将需要称重的物料通过给料装置添加到装有称重传感器的秤斗中进行测重。有斗秤的承载装置就是秤斗，安装在秤斗底部的活门就是定量包装秤系统的卸料装置。秤斗可以采用在方形秤斗的底部设置一个或两对开活门的结构，使用气缸驱动活门卸料。有斗秤称重精度高，包装速度快，且可以组成双秤（及以上）系统，大大提高包装速度。
　　无斗秤结构省去了秤斗部件，将称重传感器直接安装在下料斗和夹袋装置上，工作时将物料直接放到夹在夹袋机构上的口袋里进行称重。由于无斗秤省去了秤斗部件，大大降低了秤体的高度，适合包装现场低矮的场合。但是，由于包装材料（袋）重量的不一致性，无斗秤系统工作时每个称重周期必须测定称重单元的皮重变化。因此，在每个称重周期前必须由电脑称重控制仪表自动“去皮”，由于“去皮”占用了数秒钟的时间，使得无斗秤的包装速度受到一定的影响。
　　定量包装秤的基本结构是储料仓、给料装置、承载机构、灌装装置等部件组成。
　　其中给料装置结构形式较多，主要有：电磁（电机）振动式、重力（活门或插板）式、螺旋（绞龙）推进式、皮带输送式、强流给料等。图1中一部分也可以根据物料特性相互结合起来使用，通过在各种给料结构上采取相应措施产生符合要求的粗细给料组合，例如利用振动和活门给料结合，利用给料槽的不同尺寸，利用绞龙或皮带电机的不同速度等。

图1 常用给料装置工作原理示意
　　1.2 称重控制
　　1.2.1采用带定值控制的通用称重仪表和可编程控制器（PLC）。
　　称重仪表来实现重量信号转换处理、重量数值显示、定值输出等功能；而PLC则完成定量秤的逻辑控制功能。其工艺适应性较强，可通过修改PLC的程序实现包装流程的改变及对外围设备的控制。目前国内典型的有UNIPULSE 701仪表+PLC称重控制系统。
　　1.2.2采用定量秤专用控制器。
　　重量信号转化处理、重量数值显示、定值控制及定量秤的逻辑控制等功能均由此控制器完成。此种控制方式具有很强的专业针对性，定量秤所需的特殊功能要求及关键技术均可集成在此专用控制器中。
　　目前国内典型的有单片机为核心，并使用∑Δ（Sigma-Delta）技术的高精度A/D转换器件，该器件将数字可编程增益放大器（PGA）、增益及零点校正电路、数字滤波电路和A/D转换电路封装在一颗高性能集成电路中，由于采用串行的I2C总线输出，器件的体积变得非常小巧。A/D转换可以高达24位，同时其采样速度也可以达到4000次/秒，A/D数据输出速度达到100次/秒或更高，线性误差达到0.0007%FS。
　　2. 行业发展趋势
　　2.1 全自动机械系统
　　目前国产定量包装秤主要以半自动机械结构为主，国产全自动定量包装设备工作可靠性差、故障率高。市场所需高质量的全自动定量包装设备主要依靠进口。随着劳动力成本的不断提高，国内的定量包装设备的发展趋势必将是由全自动逐步取代半自动，以极大的提高生产能力。因此，要求国内生产企业加大产品开发投入，制造出高速、高精度、高可靠性的全自动定量包装设备，以满足现代化生产需要。
　　2.2 智能化控制系统
　　目前国内使用的称重控制器是基于单片机设计的，受系统资源的制约，用户界面单调，无法实现系统软件在线升级，无法构筑PROFIBUS-PA现场总线，不能适应现代工业信息化管理的要求。由此要求定量称重控制系统由目前的单一功能向多种功能发展，逐步实现小型化、模块化、智能化和网络化。
　　目前国内专业定量包装秤公司研发的新型称重控制器基于32位ARM微控制器设计，具有两路称重传感器模拟信号接口，可以同时对两台称重设备进行控制；配置了触摸式液晶屏，全中文显示界面，提供了良好的人机界面，使操作更加方便；配置了RS232和RS485标准通信接口，可以直接与上位机称重控制软件进行通信，10M以太网接口满足现场网络化控制的要求；一个USB HOST 2.0接口可以把现场数据存储到U盘上进行备份和管理。
　　该新型称重控制器具有集成度高，运行可靠，人机界面友善，接口资源丰富，方便实现软件系统升级和硬件系统扩充的特点，可以满足顺应现代工业时代潮流发展的控制要求。
　　该产品在产品性能方面与传统控制器相比具有明显的优势：1、软件能够在线升级，用户一次投资多重回报。2、图形界面打破传统模式，更加生动、人性化。3、系统集成程度高，运行更加稳定，可靠。4、与传统称重控制器相比，性价比高。
　　3. 结束语
　　每个定量包装系统的具体方案的选择应该根据物料特性、生产条件等综合因素确定。本文所述的定量称重方法、控制方式和常用结构组合构成的定量称重系统在种子、粮食、化工、塑胶、饲料、医药、调味品等行业都得到良好的应用和推广。实践证明，根据用户要求合理选择配置、优化设计后的定量包装秤，其各项技术指标均能满足企业包装要求，且功能完备、可靠性高。进口定量包装秤投资大、维修困难、后期维护成本高等弊端已十分明显。随着国内称重技术的不断发展，不但国产定量包装秤已是众多生产企业的首选，更有许多定量包装秤产品出口国外。
 参考文献
　　1. 中国衡器协会。《中国衡器实用技术手册》。北京：中国计量出版社，2005.10
　　2. 庄建桥。《粉体配料混合技术》。北京：科学技术文献出版社，2005.7
　　3. 周立功。《ARM嵌入式系统基础教程》。北京：北京航空航天大学出版社，2006.1
（摘自中国衡器协会网站）