第1章 绪  论
1. 自动化技术在粉体生产流程中的地位与作用
粉体工程的生产与应用涵盖了建材、机械、能源、化工、医药、食品、农业等国民经济的各个领域。是当今新材料技术的一个重要组成部分。粉体加工过程中实施的不同单元作业构成了粉体生产的全过程。这些单元诸如： 输送、储存、配料、混合、造粒、分散、干燥、烧结、粉磨、分级等，完成上述操作过程的生产设备是粉体工程重要的研究对象。随着科学观察和实际操作能力的提高，制备和使用微细化粉体颗粒的要求以及粉体工程产业化能力的提高，使得新的工艺设备和生产流水线不断问世，这些设备和生产线无一例外离不开更先进的传动、控制及信息化手段。传统的粉体生产手段，如单一的粉碎、分级等简单的物理作业已无法满足实际生产的需要。当前粉体工程中自动化技术的应用已越来越普遍，越来越深化，尤其是计算机技术和现代化的测控技术使粉体生产流程面貌得到彻底的改观。随着国家对节能减排、环境保护及安全生产等许多强制措施的出台，促使现有的粉体生产企业改造和更新现有的生产工艺和设备，因此使自动化控制手段和现代检测技术得到了更加广泛的应用，发挥着越来越重要的作用。
2. 粉体生产流程中电气自动化控制的特点
由于粉体生产在不同的行业中都存在，因此粉体生产工艺并不是完全独立的。例如在大型石化行业中，粉体生产往往只是整个生产流程最后一道成品工序，它的粉体生产所用的自动控制系统虽然相对独立，但却又是整个工厂集散控制系统(DCS)的一部分。自控设计的方法、手段，甚至遵循的标准都与工厂整个自控系统一致。而在一些粉体应用单位，例如磁性材料行业，粉体作为原材料供应，许多性状不同的粉料经过输送、仓储、配混料、分散、粉磨、造球、烧结等一系列工序，制成一种全新的粉体材料。这种生产企业粉体生产的自动化过程则相对独立，遵循的标准、采用的设备、结构的考虑都按该行业统一的规范执行和操作。尽管行业有所区分，但自动化生产控制理论都是相通的，系统构成、自控元件大都是相同的，只是细微之处或侧重点不同而已。此外，自动化的先进程度，控制结构的大小，控制系统品牌的选择等还受粉体生产企业的规模以及生产成本的制约，这在中小型粉体生产企业中尤为明显，自动化程度的差异可能会很大。但是由于国家对节能减排的要求的提高，相关政策逐步推出，尤其是粉尘排放标准越来越严格，要求使粉体生产过程在密闭环境下连续自动操作并加强相应的在线检测手段，这对粉体流程自动化水平的提高起了很大的推进作用。
3. 粉体工程自动化的三个结构层次
(1) 基层设备的电气自动化控制，这是不同生产企业粉体生产工序中有最大差异之处。
生产工艺确定后，采用的生产设备就基本上确定了。产能及成品品质的高低又取决于设备的品性，电气控制手段可以有许多不同。单台设备或几台设备的联动控制，一般采用可编程控制器(PLC)便可做到，电气传动中的速度控制采用简单的变频器，控制方式为半自动的开关量控制形式便够了。但是在大中型生产线中，串联的生产设备可能达几十台之多，其中若干台主要设备本身就带有完善的控制系统，那么在这样的结构中，自动化的结构就要考虑先进的总线控制形式。
基层设备包含有输送设备、起重设备、粉磨设备、集装设备及仓储设备，它们的电气传动、仪表及控制方式可能会有很大差别，所以自控系统设计目的之一是如何把这些基层设备无缝地串联起来。
(2) 控制总线和可编程系统，这是将生产线的基层设备有机串接起来的最常用也是最普遍的做法。使用现场总线的目的是使流程设备的规划设计、安装调试、运行都更加简单。使用现场总线后，采用精度更高的数字量数据传输和控制，使传统的模拟量接口和传输变为速度更快、精度更高的数据传输，一方面可大大减少各个检测仪器的电缆用量，节省了成本，节约了安装调试时间，更主要的是随着总线安装，同时完成了诊断分析，使得整个流程更加透明，有效地避免了生产设备的故障停机。
但是现场总线技术由于各个生产厂家不同的设计，使相互兼容有一定的困难，造成挂在这条数据总线上的各个智能设备和仪器有不同的技术要求。不过随着技术水平的提高和发展，现场总线兼容问题正在逐步解决和整合之中。
(3) 自动化装置的高端结构是中央控制的主要内容，它一般由工程师站(ES)、操作员站(OS)、现场测控站(CS)及通信网络构成，这是许多不同的生产企业中最有共同处的地方，也就是说这个高端控制系统基本上可以用在任何生产流程中而不仅仅是粉体生产流程。因此这个结构正是大中型粉体生产企业规范的一种做法。通过多功能计算机和相应的应用软件实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理，实现控制全集成综合自动化。
4. 自动化系统配置的原则
系统性、适用性、技术先进性、低成本、安全可靠、环境保护、生产扩展余度等。

第2章 粉体的计量
由于各种粉体的粒径、密度等存在较大的差异，因此目前在粉体加工过程和流通环节中大部分采用称重计量作为考核粉体的产能、质量以及成本核算的重要指标。就是在人们的日常生活中的粉体产品诸如面粉、食盐、洗衣粉等仍都以重量作为包装的规格分档，其数量之大不计其数。可以说粉体的称重计量的方式和精度不仅关系到生产过程和质量控制，也关系到消费者的切身利益。当然，粉体的计量方式不一定局限于称重一种方式，也有些行业如食品和医药行业对于某些产品的微小包装采用体积计量的方式，但毕竟涉及的范围和行业比较少。
2.1 称重计量准确度的划分 
称重计量的定义是利用作用于物体上的重力来确定该物体质量的计量仪器，人们习惯于将它称之为衡器或秤。根据操作方式衡器又可分为自动衡器和非自动衡器，两者之间的差别在于称重过程中自动衡器是不需要操作者干预，而是按照预先确定的处理程序自动进行的。当今电子技术、自动控制和计算机技术已广泛应用于衡器中，因此现在大量的先进的电子衡器已广泛应用于日常生活和生活中。
非自动衡器有我们生活中常见的计价电子台秤以及生产中常用的平台秤等。而自动电子衡器则常见于粉体生产过程中的配料秤、自动电子定量包装秤以及电子皮带秤等。
2.1.1 称重计量的技术指标
1. 称重范围或定量范围
电子衡器中无论非自动还是全自动的，都有一个保证某一精确度时所能达到的有效称量范围或者在某种称重点上的数值。例如非自动的电子台秤就有多种规格，如50kg,25kg,15kg,5kg等，都以最大称重范围来划分。自动定量秤往往只规定每次额定称重为多少千克： 如25kg/包。但也有规定额定称重为每袋40kg，最大为50kg，那么它的定量范围应是40～50kg. 
2. 准确度或定量精度
衡器以分辨率的多少来评价其性能，衡器的分辨率是指两个相邻标尺之间的间隔或两个相邻示值之差，称为分度值d.    
分度值d是以质量为单位表示的差值，也称实际分度值或显示分度值。在数字式指示称重仪表中指的是相邻的两个示值所表示的差值，它是衡量重量及其误差的基本单位。例如示值用小数点后面两位表示，单位为kg时，相邻的两个示值之差定为0.01时，那么它们之间的差值是10g，这时秤的分度值d=10g。若将秤的相邻两个示值之差定为0.02kg，那么秤的分度值是d=20g. 
检定分度值e是对衡器划分准确度等级和进行检定时使用的,它代表电子秤的绝对正确度。最小检定分度值e则是将该秤的最大称重值进行等分，根据秤的准确度等级规定可以知道额定的称重段内最大可等分多少份，二者相除便可获知最小检定分度值e。例如，一台最大称重20kg的秤，最大可分为10000份，那么每份的值便是该秤的最小检定分度值e=20000/10000=2g。分母中的10000便是该秤的最大分度数。不同准确度等级的秤，在检定分度数的选择上都规定有一定的范围。检定分度值e与实际分度值d的关系是d＜e≤10d，在商贸和工程称量中通常用e＝d. 
2.1.2 非自动电子衡器的准确度等级
粉体生产和贸易结算中常用平台秤、吊钩秤、地磅及计价秤等非自动电子衡器。国际计量组织(OIML)将非自动衡器划分为四级，这些秤的准确度等级划分是以秤的最大称量Max可以用总分度数n和最小分度值d的乘积来表示的，即Max=n×d，并根据这一原则将非自动电子秤分为、、、，准确度由高到低四个等级，前两个等级属于基准衡器和精密衡器，我们常把中等准确度的衡器用于商业贸易结算。把普通准确度的衡器用于生产流程中的量化控制。标准中规定了级衡器的分度数n的范围为1000＜n≤10000（常用n=3000) . 级衡器的分度数范围为100＜n≤1000(常用n=400). 
在一台秤常用的称重范围内，各个称重段的误差是不一样的。电子秤的最大允许误差(mpe)是随着不同的称量段分档的。因为称重传感器的额定称重值是根据这一台秤的最大称重值来选择的。称重传感器的灵敏度也随之确定了。由于称重传感器的灵敏度随温度范围变化而变化，称重传感器的蠕变又与施加的载荷大小有关，而蠕变在恢复过程中造成了零点的变化，因此在一台秤上，通常在低于常用称重范围的小称量段估读误差以及零点变化的影响相对误差比较大。而高于常用称量段的区间，由于载荷过大，衡器各个部分变形加剧，相对误差也会比较大。为了充分发挥衡器的性能，对不同分度段规定了不同的允差值。另一方面人们习惯于采用绝对误差来表示秤的允差，因为这种方法比较直观和明确，但是衡器的种类很多，称重范围又各不相同，现在国际上统一用秤的检定分度值e的不同倍数来表示允差。数字显示贸易结算用衡器在空秤＜m＜500e的称重范围内，使用中的允许误差为±1.0e,在500e＜m＜2000e范围内使用的允差为±2.0e,在2000e＜m≤最大称重范围内使用的允差为±3.0e，可见允许误差是用最小分度值(检定分度值)e来表示的。它是质量的单位表示的值，在数字式电子秤中常用e=d. 
例如一台最大称重为20kg的电子计价秤，希望这台秤的称重精度做到±1g是不可能的，原因是这台秤的准确度不可能达到1/20000，因为秤最大允许分度数的上限nmax≤10000e(此时d=e=2g) ，何况秤内的称重传感器的温度特性，蠕变特性及仪表的零点漂移等方面的因素影响都不可能使该秤达到0.001kg的称重精度。
由于电子秤软件技术的进步，目前市场上已经出现e≠d的电子秤。例如，一台额定称量为150kg的电子秤，检定分度值e为50g，那么，这台秤的检定分度数就是3000；但使用者可以让它显示的尾数按0.01kg跳变，即调到显示分度值d为10g，以为这样可以提高测量准确度，这是错误的，因为此时这台秤e=5d的分度数是15000，这就超出了中等准确度衡器和普通级别衡器准确度规定的最大允许分度数上限。在这种情况下，这台秤看起来称量精度好像是提高了，但这样做却不符合国家标准的规定。
不要不切实际地提高一台秤的称重精度要求，而且不同种类的粉体和货物对称重精度的要求也不需要相同。例如用于配料的电子秤，配料秤的称重传感器是以全部物料的总量来确定额定称量值的，但是当所配的物体品种很多时，可能主秤用量很大，辅量用量较少，而特种物料更少，但往往是主料价格很便宜，特种料的价格都很高。那么用该配料秤去称重用量很少的特种量时，因为在小称量段允差很小，所以就不可能保证特种料的称重精度，同时也会带来配比性能的损害。所以在粉体配料方案设计中常将所有的料进行分组，将用量相近的几种主料用一台配料秤，把用量相近的若干种特种料另用一台配料秤进行称量，各自配料结束后再在同一时间排入下道混合机中，用此方法保证每一种料均有合理的称重精度。
2.1.3 自动电子衡器的准确度等级
自动电子衡器是指在称重过程中，加载或卸载以及获取称重结果都不需要人工干预或介入，且能按衡器预先设定的处理程序进行称重。
粉体生产过程中的配料秤，成品料包装秤，料仓称重系统，连续累计式动态计量秤等都是自动电子衡器。定量衡器因同时用于生产流程和货物结算过程，所以仍是一种法制计量器具。
定量衡器的准确度表示方法以误差的百分数来表示，所谓“定量”就是预定的质量值。用多次测得的定量实际值偏离预定质量值的相对误差来衡量。自动电子衡器的准确度表示的误差是使用中最大的允差，而不是检定条件下的最大允差，它是指一个检定周期内的误差要求，而且定量衡器的准确度还与定量值(或定量范围)，定量时间(或定量周期)，物料的种类、粒径的大小紧密相关，所以在描述其准确度的同时也该列出有关的参数数据。定量自动衡器的准确度等级分为6级，它们的表示符号、、、、、，由高到低排列。在使用过程中最大允许误差分别为±0.1%, ±0.2%, …, ±5%。之所以将定量衡器的准确度等级分得那么细，其原因是准确度与不同行业、用途要求有关。例如化工部门和港口码头为了保证产品质量和贸易结算，它们会要求用级或级定量衡器，但在一些粮食加工部门对计量要求不高，采用级或级便够了。不同的料种，例如密度大，流动性好，容易称量的粉料及贵重粉末料对定量衡的准确度等级要求较高，而对于密度小，流动性不好，难称量的料及低值易耗粉料的要求准确度等级可以低一些。此外定量值小的料，例如几克至几十克的物料，它们的称量准确度难以达到很高，那么选用级、级甚至级。有些行业允许同一种物料可以规定在定量值减少的包装下把准确度适当降低。在包装自动化生产线上若要求提高包装生产率，减少称重时间，那么在满足称重技术指标下限的情况下，也可以适当降低一级准确度的要求。
自动电子衡器有连续累计式，非连续累计式，重量分类式等。除了如皮带秤，冲板流量计和螺旋秤等，其他几种均是非连续工作的，因此它们在检定准确度等级，计算其最大允许误差时，都可采用静态检定的方法，因此与非自动电子衡器的检定方法和评判指标是一样的。同样有分度值d，检定分度值e，最大检定分度数n以及分段允差的概念。
定量衡器的准确度评定是采用物料检测与砝码检测相结合的判定办法。因为定量衡器只工作在一个定量值或一个较小的范围内，因此用砝码进行检测时只在空秤，定量值这两点或两点附近就够了，不必涉及更多的称量点，而且用标准砝码检测的允许误差要比其后的用物料实际检测的允差要小(其允差为用物料检测时的1/2)。用物料进行实际检测是采用检测数据平均值与预定值的偏差比较，所以它引入的是一个系统。砝码检测是从定量秤的核心局部环节静态地进行考查，主要内容有空秤、偏载、定量点、超载、影响量及仪表控制系统。而后续的物料检测过程，则是从该定量衡器的整体和定量称重的全过程进行考查，主要内容是按规定的采样方式、数据个数、组数进行试验，通过数据计算，结果处理作系统评定，从而找出该定量衡器的准确度(用系统误差来评判而不是单次误差和平均误差)。砝码检测和物料检测两部分分别独立但又相互联系和补充，这是自动电子衡器常用的检测手段。
配料秤是定量衡的一种，因此配料秤在准确度等级考评中，其物料检测过程应采用不少于两种物料的检验。
检测所用的标准砝码自身的允许误差应小于定量衡允差的三分之一。标准砝码的总重量也要不少于秤的最大定量值。物料检测时需要一台校验台秤，这一台秤的允许误差也不大于定量衡允差的三分之一。粉体生产线上所用的定量衡每隔一定的生产周期要作一次周期检定以确定是否正常可靠工作。
2.2 粉体生产线上的静态计量设备
粉体生产涉及的行业非常多，生产线的流程和结构往往有很大差异。然而粉体的计量一般都采用称重计量的形式，在生产线上称重衡器的形式非常多，静态计量和动态计量两种方式都有应用。而且根据流程形式的不同，在一条生产线上，静态称重计量与动态称重计量往往混合搭配使用。
2.2.1 静态计量衡器常用的准确度等级
粉体生产线上静态称重计量的形式比较多，例如配料秤，料仓称重系统，自动化包装秤，自重检重秤以及平台秤，校验秤等。这些秤有些是属于自动电子衡器，也有的是非自动电子衡器。它们的准确度等级是根据各自在生产线上的位置而定。例如在化工粉体生产线中的定量秤如： 配料秤、包装秤、检重秤的准确度等级都需要达到级的要求，即称重相对误差达到±0.2%。这种秤在生产线中占较大的比重。但是一般的过程称重，目的只是对生产流程的控制，例如粉体料仓称重系统，吊钩秤和入库的平台秤的准确度等级都可以放得很宽，属于定量性质的可以用，非定量的则可用级秤。但是，无论是定量衡器还是非定量的衡器，它们在准确度评定和实际使用中都运用到实际分度值d，最小检定分度值e和最大分度数n，而且这三个指标都与最大称重值或定量值有关。
2.2.2 粉体定量称重衡器的结构和特点
粉体定量称重衡器是一个结构复杂，采用自动化技术并按预定程序精确工作的综合体。用于定量包装和配料的衡器由储存料仓，供料机构，称重系统，夹袋机构，输送机械及称重显示控制六个部分组成。
1. 储存料仓(原料仓)
由于定量衡器是非连续称重形式，而生产流水线上被称重的物体由皮带或用管道连续传送过来的，因此传送过来的物料要先进入一个较大的容器内进行过渡，供料储仓便起一个承上启下的作用。由于系统是在封闭环境下运行，所以供料储仓需要能检测“满仓”和“空仓”两种状态，用以告知上道粉料送料工序“禁止供料”和“请求供料”。在该料仓上部及下部安装能检测料位的装置，比较简单的如阻旋式料位开关，振杆式料位计等。这两个开关的触点进入PLC后便可构成对上道送料程序的自动控制。在供料储仓底部一般安装可以调整排料门开度的手动插板阀(并可作为检修用途)。当该料仓内的粉料黏度很大或密度非常小时，以物料自身重力自由排出有困难时，便需要在料仓的底部加装搅拌桨或在料仓外部靠近排料口的锥形筒体处加装空气锤或气动振荡器来增加粉体的流动性防止在料仓内搭拱、架桥等现象发生。供料储仓排料装置可以是星形卸料阀、电磁振动料斗等。
2. 供料机构
粉体的粒度和流动性决定了定量衡器的供料形式和称重的速度。对于粒径较大流动性较好的物料，采用重力式自由落料形式，用一个缓冲料斗和1～2级给料门组成。
用伺服电机控制的给料门只需1级，料门在弧形面始端的中间位置上开一个由大到小的梯形缺口，弧形面的后部则是封闭的，当给料门的扇形弧面不阻挡料仓的落料口时，物料以最大流量加注到称量斗中，伺服电机根据称重仪表指令以某一速度逐步拉动料门，用料门的扇形弧面逐渐阻挡料仓落料口时，扇形弧面上梯形缺口开始制约物料流量的大小，因为物料流动的截面逐步变小，下料流量也随之变小，快要达到定量值时，伺服电机使加料门扇形弧面的终端完全将料仓落料口封闭。这是一个无级调速的加料方式。当需要进行下一袋物料称重包装时，控制程序使伺服电机反向高速运动快速开启料门即可。
这个过程也可用气缸电磁阀组成的气动控制来实现，由于压缩空气气压波动会影响料门运动的平稳性，因此采用廉价的气动控制可以用分级控制，采用两级相套的料门，内侧料门开一个圆孔，外侧料门不开孔。当两个料门全开启时，料仓下料口不受阻挡，物料以最大截面流入称量斗，称之为粗加料，当称量斗中物料达到95%时称重仪表发出信号，使内侧料门气缸工作，内侧料门关闭下料口，只准许物料在内给料门扇形弧面的中间的圆孔中通过，称之为细加料。当称量斗中物料重量接近目标定量值时称重仪表发出定量信号，外侧料门也关闭，遮盖了下料口从而完成定量称重过程。这种依靠物料自重流动供料方式，对于25kg/包的灌装，最大定量包装速度可达到1200包/h。当粉料粒径很小，密度很小，流动性不好时，就必须采用强制加料并与料门相结合的方式。强制加料的方式常用双速控制的单个螺旋输送机和一个料门组成。目前螺旋转速的调节都已通过变频调速器来实现，可以用高速和低速两种方式实现大、小加料，也可用高、中、低三级速度，甚至无级调速。当称量速度要求较高时可用水平布置的、直径不同的两个螺旋进行加料，两个螺旋分别用电动机传动，不调速、大加料时两个螺旋同时工作，小加料时仅有小直径螺旋工作。螺旋的安装方式有水平的，也有垂直形式，一般根据物料的特性来决定。单螺旋加料的定量包装机速率为500次/h左右。对于含气量高、密度小、流动性差的物料有时只能达到50次/h。对于易阻塞的物料，也可从机械上着手将有轴螺旋改为无轴螺旋，适当提高转速便可以提高输送能力。
除了螺旋供料方式外，还有皮带输送方式，但其出口仍需配一个料门来控制最终的加料精度。皮带输送时可用变频调速实现多级或无级的输送控制。振动输送方式则可以通过调节振动器的振幅来实现。电磁振动器以单相半波控制方式工作，振幅的大小可调节可控硅导通角的大小。这两种输送方式实现的称量速率都不大，最高400～500次/h. 
3. 称量系统
称量系统是定量衡的心脏，静态称重的定量衡有净重式和毛重式之分。净重式秤是专门设置一只称重斗，称重传感器和控制仪表只检测称重斗及其中物料的重量。先用清零的办法扣除空称重斗的重量，然后投入物料待达到定量值后开门排料，这些料再通过一只漏斗状的冲料斗将料排到已夹持在冲料斗下的包装袋中。毛重秤不设置冲料斗，它是将夹袋机构连同夹在其上的包装袋直接作为一个整体由称重传感器和仪表进行检测和控制。在加料之前先对夹袋机构及空的包装袋(或桶)称出空重(皮重)，并在每次加料控制时先扣去这个皮重值，再启动加料程序，将物料灌入包装袋。
称重系统的机械部分由称重斗、夹袋机构、秤斗支撑、称重传感器及气动执行机构组成。电气部分是由称重控制仪表或称重变送器等构成。称量斗一般呈矩形截面，底部有一扇或两扇门，门的开启与闭合是由附在称量斗侧壁上的气缸来控制的。称量斗依靠2只或3只电阻应变片式称重传感器支撑或悬吊在刚性很大的秤斗支架上。两只剪切梁式称重传感器适用于对称性好的称量斗，这种形式结构简单，稳定性也较好，调整也比较容易。也可采用3个波纹管形称重传感器把称量斗悬吊起来，3个吊点成为一个平面，所以能稳定承重，常用于非对称形的称量斗，但是加料时，由于受到物料冲击，若物料进入点不在重心位置时会使称量斗发出重心偏移而晃动，产生不必要的附加力矩及偏载，因此会影响称重精度和称重速度。也有一些秤的称重斗采用单个称重传感器作悬臂式支撑，还有一些异形料斗采用4个称重传感器在4个位置上作支撑点，前者称重传感器会有扭力影响而影响称重精度，后者称量斗受载变形后会使各个支撑点上称重传感器受力不均，也会影响称量精度。因此称重斗尤其是异形的称重斗，它的称重传感器数量的选择和布置位置的选择是十分重要的。
4. 称重传感器
称重传感器是将重量信号转化为电信号的关键元件。对称重传感器的基本要求是： 输出的电信号与输入的重量要保持单值对应且具有良好的线性关系。有较高的灵敏度和分辨率，有较好的频响特性，温度特性，稳定可靠，有较小的惯性又能在恶劣的环境下工作。称重传感器从重量到电信号转换的形式很多，例如电容式、电感式、位移式、光电码盘式、振弦式和电阻应变式多种，但目前应用得最多的当属性价比最好的电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器外形上有多种形式，粉体称重常用的是防护等级很高的悬臂梁式、波纹管式和S形悬吊式（见图2-1) . 
图2-1 常用电阻应变式称重传感器的外形
(a) 悬臂梁式; (b) 波纹管式; (c) S形悬吊式
储仓或料斗若采用2只以上的称重传感器时都采用并联形式，但要求性能，规格完全一致，这样构成的称重装置组秤性能稳定。对于贸易结算用的级平台秤或精度高达0.1级的定量包装秤或配料秤，称重传感器的精度要求达到C3级，即在额定称量段内具有3000个分度的分辨能力。在生产过程中作为产能估算或料位特征表示的料仓秤，1000个分度的称重传感器也能使用。
一般情况下，称重传感器的选择原则为 单个称重传感器的量程 =秤斗自重+物料重量并联传感器的个数×k0k1k2k3(2-1)式中，k0为保险系数，1.2～1.3; k1为冲击系数(无冲击静态秤的k1为1.1～1.3，偶尔有冲击和振动静态秤的k1为1.3～1.5，经常有冲击和振动静态秤的k1为1.7); k2为秤的偏载系数，1.0～1.05; k3为风压系数，1.0～1.05. 
称重传感器是电子衡器的心脏，因为秤的综合误差是以均方根计算表示的，见式（2-2) ,其中称重传感器所占的份数最大，为0.7. Δ综合＝Δ2传感器+Δ2仪表+Δ2秤体
＝0.72+0.52+0.52
=1(2-2)动态电子衡器除上述三项外还有动态干扰误差影响。
目前，粉体称重计量衡器的称重传感器大都用电阻应变式，在一只称重传感器中有四个电阻值相同的电阻应变片按一定的规则贴在传感器构件中，四个电阻应变片接成惠斯登电桥形式。一条对角线的两端接入称重控制仪表的供桥激励电压(一般为直流5V或10V)，另一条对角线两端接入称重仪表电压放大器输入端。当称重传感器承受载荷时，两个电阻应变片被拉伸，另两个被压缩，电阻值均会发生变化，电桥失去平衡同时伴有电压信号输出，输出电压信号与传感器上所有的载荷大小呈线性对应关系，这个信号被称重仪表测量变换并经数字化处理后显示出对应载荷的大小，以质量(重量)的形式表示出来。但真实的称重传感器中并非只有四片电阻应变片组成的电桥而已，实际上为了弥补温度等外界影响因素，整个电桥结构上还加有若干补偿用应变片。电阻应变式称重传感器的载荷范围见图2-2. 
图2-2 称重传感器的载荷范围
图2-2中Emin是可以施加在称重传感器上，又不超出最大允许误差的质量最小值。Emax是可以施加于传感器上的质量最大值。Emin和Emax之间的范围称为最大测量范围。在实际使用过程中，还要考虑承载器(秤台或秤斗)的自重和可能造成的冲击或冲击载荷。因此实际称量范围，即Dmin和Dmax之间的区域，应在最大称量范围的30%～70%之间。这就是称重传感器的应用量程。
数字式称重传感器是一种新型的称重传感器，它是模拟式称重传感器和数字处理模块结合在一起，软件处理上采用特定的数字模型和处理技术对传感器的各项性能进行软件修正和补偿，因此不仅提高了精确度和稳定性，而且可以和计算机系统进行通信。另一个很重要的特点是用数字式称重传感器制作的电子秤标定和调试，维护特别简单和方便。
5. 称重控制仪表和称重控制模块
1) 配料秤和包装秤所用的称重控制仪表都是以单片机为核心的微机控制仪表，称重控制仪表的内部结构见图2-3. 
图2-3 称重控制仪表原理框图
配料仪表与包装秤用的仪表两者不同之处在于配料仪表可以根据外部或内部选通信号对不同品种的物料进行选通控制，对每一种物料均可独立设置一套控制参数，而包装秤用仪表只对一种物料进行参数设置和控制。此外配料仪表数字显示区一般有两个，一个用于单个物料的实时称重显示，另一个则用于累计总量的显示。
称重控制仪表有几个功能是十分重要的，例如： 
(1) 零点自动跟踪和修正的功能，用以克服快速工作时因机构振动，秤斗晃动，传感器的飘移，称量斗中物料黏附、残留及温度引起的漂移等原因所引起空秤时零点的变化。零点自动跟踪功能分别从时间和范围两方面设定，见图2-4. 
图2-4 零点自动跟踪示意图
由于零点跟踪从毛重的零点开始工作，所以当重量值超过设定的范围时零点跟踪无效。但可以通过数字置零或零点校准来调整零点，数字置零的控制值可设定为最大称量值的±2%(或±10%). 
使用数字置零和零点跟踪调整零点时，当其偏移量超过最大称量值的±2%(或±10%)时仪表上零点异常报警灯闪亮。
(2) 快速加料时，加料机械向称量斗灌注物料时，由于物料的自由落体加速度会引起瞬间冲击力，短时间内超出设定值的重量而引起误报警和误动作，因此仪表可以自动适应或人为设置“比较禁止时间”段和“判定时间”段来避开(见图2-8). 
(3) 落差修正功能，用以在最后细加料结束，关闭料门后，在供料机构与秤斗之间滞留在空中物料的重量，因为它与物料的密度和流量密切相关。
(4) 超差报警功能，仪表可检出最终称量结果是过量还是不足，若是不足还可操作细加料门短时间内开启一次以追加不足的量。
2) 重量变送器和可编程控制器专用称重模块
重量变送器是一种信号变换装置。它是将称重传感器输出的毫伏级电压信号放大并转换成标准的电压信号或电流信号。粉体生产线上干扰信号大，传输距离远，因此常采用4～20mA电流信号远传。该信号在进可编程控制器或计算机数据采集系统输入端前先要进入模数转换器，将电流信号转换成PLC或PC所能接受的数字信号，然后需再编制一段程序，将数字信号对应转换成以重量形式显示在PC的显示屏或PLC的触摸屏(HMI)上。重量变送器是一个单独的组件，除了向它供给电源外，其输入端常以六线制接法与电阻应变片称重传感器相连，其输出端则以双线形式传输直流电流或电压信号。变送器上有相应的电位器和按钮可以对零位以及参数的设置和切换进行操作。重量变送器在规模较大的粉体生产线上的料仓称重系统中应用较多，可以在中控室集中显示和控制。但是与称重控制仪表相比其功能相对简单，缺少温飘和零飘自动抑制和补偿功能，因此控制精度不如称重仪表。
随着可编程控制技术的进步和发展，可编程控制器(PLC)已具有了许多特殊的应用模块，称重模块就是其中之一。例如： 西门子S7-300可编程控制器有SIWAREX U称重模块，S7-200则具有SIWAREX MS称重模块。这种模块直接与主机共用一个支架，只需将布置在料仓或秤斗上的各个称重传感器以六线制方式直接与该称重模块相连即可，最大传输距离可达500m. PLC通过通信接口和西门子规定的软件可以直接在计算机上对该称重模块进行参数设置、标定，控制输出及显示方面的操作。也可在现场安装人机界面HMI,通过画面及数字显示出料仓或秤斗中物料的状态。采用可编程控制器称重模块具有称重控制仪表相同的控制精度，但使用更加方便，简洁、比重量变送器的性能有较大的提高。
3) 秤的偏载调整
称量斗或料仓常用2只以上的称重传感器，最常用的是3只，因为3只构成的平面最稳定。由于称量斗或料仓外形各异或加料口位置偏移在某一处，因此物料在秤斗中的重心可能不在中间而造成偏载，因而各个传感器承受的载荷不同。称重传感器并联连接时，重量信号发生偏差。因此在秤的调整过程中必须进行角差调整(偏载调整)，然而目前大多数场合是在模拟式接线盒中完成传感器并联和角差调整。角差调整的方法是调整电位器改变各传感器的输出电流，见图2-5(b)。但是这种方法造成了电阻应变片式传感器温度补偿特性变坏，使整个秤的整体计量精度下降，而且调整角差的电位器是可动部件，会受到振动及粉尘的影响，长期稳定性差，维修更换时又需要对秤重新标定。另一种方法是HBM公司推荐的适当选用短接电阻的方法进行调整，取消了可动部件，如图2-5(a)所示。
图2-5 偏载调整电路图
采用数字式称重传感器是今后发展的方向，将来可能会取代模拟式的电阻应变片式称重传感器。但目前数字式称重传感器价格仍很昂贵，难以在短时间内取代价廉物美的模拟式传感器，因此现在已开发了一种供模拟式传感器用的数字转换接线盒。它的工作原理是每个称重传感器有独立供电，由A/D转换器对每个模拟传感器进行模/数转换，再对各个传感器的A/D值在一个CPU中进行加权累加，然后以RS485串行通信方式作为秤的整体输出。有偏载时，每个传感器的A/D值各不相同，CPU从中可判别重量偏置的方向再进行数字式角差调整。此外由于最后输出不再是模拟信号而改用数字信号传送，所以中途不会有信号损失，抗干扰能力增强。在更换某一个称重传感器时接线盒内便自动调整角差，不再需要重新标定。
6. 夹袋机构
粉料包装的形式很多，大部分采用袋包装形式，少量采用桶或箱包装。要将散装粉料定量快速地灌进包装袋或桶箱中，夹袋机构是必不可少的。所以在进行包装的操作中，夹袋机构形式也就