高 俊，楊曉亞

1.陜西中煙工業(yè)公司寶雞卷煙廠，陜西寶雞 721013 2.寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721002

煙草制造業(yè)是自動化生產(chǎn)水平非常高的行業(yè)，它對設(shè)備的自動化程度及可靠性有著非常高的要求。長期以來，國內(nèi)卷煙廠對高檔高速機(jī)組的需求一直依靠進(jìn)口解決，國內(nèi)煙草機(jī)械生產(chǎn)廠家也是以引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行仿制生產(chǎn)為主，其中不少技術(shù)與產(chǎn)品相對落后或已被國外淘汰。中國電子科技集團(tuán)27所與許昌煙草機(jī)械等公司合作對ZJ19卷接機(jī)組電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZJ19E電控系統(tǒng)。ZJ19E電控系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機(jī)和PLC為核心，采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)能夠在8 000～10 000支煙/分生產(chǎn)條件下，實(shí)現(xiàn)煙支卷接過程的自動控制和機(jī)組實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，同時完成煙支重量控制、煙支質(zhì)量在線檢測等功能。

1 ZJ19E重量控制系統(tǒng)

其突出特點(diǎn)就是采用了高精度A/D采樣技術(shù)并以DSP進(jìn)行數(shù)字信號處理，簡化系統(tǒng)硬件組成并以軟件完成主要功能。數(shù)字信號處理器DSP是在模擬信號變換成數(shù)字信號以后進(jìn)行高速實(shí)時處理的專用處理器。利用DSP系統(tǒng)可在機(jī)組高速運(yùn)行的狀態(tài)下（單支煙及增量脈沖周期最短分別可達(dá)6ms和46.8μs），完成單支煙的重量計算，以及單支煙的重量檢測以實(shí)現(xiàn)超重、超輕、竹節(jié)煙支和緊頭密度故障煙支的檢測、剔除與計數(shù)統(tǒng)計（包括采樣）等原有MAID-N系統(tǒng)的所有功能。除此之外，ZJ19E的重量控制系統(tǒng)還新增了以下一些新功能和特點(diǎn)。

1.1 煙支緊頭位置自動跟蹤

這樣可以在一定程度上減少煙支空頭率。其響應(yīng)速度較快（可在64支煙內(nèi)完成判斷）。并可通過人機(jī)界面的選擇，實(shí)現(xiàn)6槽或3槽劈刀的控制。

1.2 煙支緊頭位置曲線的顯示和緊頭位置手動校準(zhǔn)

無論軸編碼器的初始相位如何，通過手動校準(zhǔn)都能夠準(zhǔn)確地補(bǔ)償初相位的偏差，從而省去了煩瑣的初相位對位過程，提高了系統(tǒng)使用的靈活性。

1.3 劈刀電機(jī)、緊頭電機(jī)加電時間、重量緩沖長度、重量采樣長度的調(diào)整功能

本系統(tǒng)劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加電時間可以通過人機(jī)界面在0ms～255ms范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并可以改變計算煙支平均重量的煙支數(shù)。用戶可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)整以上參數(shù)，直到達(dá)到最佳控制效果。此功能可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并防止形成“震蕩”。

1.4 系統(tǒng)診斷和測試功能

在人機(jī)界面的硬件診斷頁面，可對系統(tǒng)在動態(tài)過程中的一些由外部或內(nèi)部信號異常進(jìn)行顯示和告警；并可通過人機(jī)界面上的有關(guān)按鈕開關(guān)對執(zhí)行器件如劈刀、放射源快門及剔除閥進(jìn)行靜態(tài)測試，提高了系統(tǒng)的可維修性。

1.5 煙支重量分布圖

根據(jù)此圖可以直觀地看出煙支重量的分布情況，從而能夠直觀地對重量控制系統(tǒng)的控制效果有一個直接的反映。此外，系統(tǒng)還增加了煙支重量分布趨勢圖以及煙支標(biāo)準(zhǔn)偏差的顯示

2 ZJ19E煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)

煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)的主要作用就是檢測煙支質(zhì)量，并將不合格煙支剔除，其目的是保證最終生產(chǎn)的卷煙滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

ZJ19E煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)采用負(fù)壓（也可根據(jù)用戶選擇采用正壓檢測）、紅外光電檢測原理，由高性能PIC單片機(jī)（哈佛流水線操作、內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換、EPROM、RAM等）為控制核心，采用現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）進(jìn)行電路設(shè)計，主要由軟件完成計算、控制與通訊。大大簡化了電路設(shè)計，縮小了設(shè)備體積并能方便直觀地完成控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)可靠性也得到了進(jìn)一步的提高。系統(tǒng)能夠完成煙支稀釋度、空頭和端部故障檢測和計數(shù)；雙倍煙支高速剔除，包括盤紙拼接、水松紙拼接、缺嘴煙支檢測和剔除；廢品剔除站高速剔除；采樣剔除站高速剔除等功能。

與原系統(tǒng)相比ZJ19E煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)還新增了以下功能：煙支稀釋度和空頭曲線。系統(tǒng)能夠在人機(jī)界面上顯示內(nèi)外排煙支稀釋度和空頭曲線，便于用戶觀察和故障判斷。壞封口定位功能，能夠檢測鼓輪上的橡皮封口長期使用會變形或磨損，以至于影響檢測效果。系統(tǒng)能夠通過新增的定位脈沖采用軟件方法判斷出壞封口所在的具體位置，并在人機(jī)界面上直觀地指示出來，方便了用戶檢修。

3 ZJ19E人機(jī)界面

ZJ19E電控系統(tǒng)的人機(jī)界面主要完成機(jī)組控制參數(shù)的設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)的顯示以及對機(jī)組工作點(diǎn)進(jìn)行故障診斷、功能測試，其內(nèi)容豐富，界面友好直觀，這將極大提高對機(jī)組運(yùn)行過程的監(jiān)控功能，便于煙廠用戶的使用和設(shè)備維護(hù)、管理。其主要由西門子工業(yè)控制計算機(jī)、液晶顯示器、觸摸屏、視頻信號分頻器組成，ZJ19E電控系統(tǒng)的人機(jī)界面具有以下功能及特點(diǎn)。

3.1 InTouch組態(tài)軟件的運(yùn)用

Wonderware公司率先推出第一套基于Windows的監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch，獲得巨大的成功。監(jiān)控組態(tài)軟件具有通用性好、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。使用組態(tài)軟件縮短了人機(jī)界面的研制周期，便于系統(tǒng)升級。

3.2 西門子工控機(jī)

西門子工控機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、高度集成、穩(wěn)定可靠等特性，并具有網(wǎng)絡(luò)連接功能。其獨(dú)有的懸掛硬盤解決了振動對硬盤讀寫的影響。

3.3 雙屏顯示

為了便于操作人員觀察機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和操作，在卷煙機(jī)臺和接裝機(jī)出煙口處分別安裝了兩臺顯示器和觸摸屏，電控系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)置、顯示頁面的選擇可以同時實(shí)現(xiàn)；人機(jī)界面還能夠顯示機(jī)組故障信息，并計時統(tǒng)計，取代并完善了故障顯示器的功能。

[1]張爾建.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在卷煙廠設(shè)備控制層的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2010(1).

[2]任煒，馮麗輝，許勝善.煙支松頭檢測裝置的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2007(10).

[3]馬學(xué)成.ZJ15機(jī)組煙支調(diào)頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].煙草科技，1998(3).