劉友

【摘 要】 現(xiàn)在使用卷接設(shè)備煙支重量控制系統(tǒng)存在著（1）煙支重量超標(biāo)（2）煙支重量離散大（標(biāo)準(zhǔn)偏差、離散系數(shù)超標(biāo)）（3）空頭率高，為減少煙支空頭增加煙支平均重量使得消耗增加（4）內(nèi)外排煙支重量差異大等問題。

【關(guān)鍵詞】 單支卷煙重量控制精度分析探討

1. 影響控制精度的因素分析

控制精度的偏差除了與設(shè)備的自身狀況、現(xiàn)場(chǎng)使用與維護(hù)等有很大關(guān)系，具體來說，以下多種因素均會(huì)對(duì)控制精度造成影響。

1.1原輔材料

煙絲質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)卷煙質(zhì)量有很大影響，優(yōu)質(zhì)的煙絲柔軟綿長(zhǎng)，卷制的煙支不但外觀、透氣度良好，很少有空頭產(chǎn)生，而且單支平均重量偏差可以控制在20mg以內(nèi)，重量控制精度相對(duì)較高，很少出現(xiàn)不合格的超重、偏輕或竹節(jié)煙。而劣質(zhì)的煙絲除碎、短外，還摻雜有不少附加物，使煙絲發(fā)干、硬，卷制的煙支透氣度差、空頭多，最重要的是使供絲不均勻，極容易產(chǎn)生超重、偏輕或竹節(jié)煙。

1.2供絲系統(tǒng)

供絲系統(tǒng)有兩部分需要速度調(diào)整：（1）提升帶速度。（2）大梳理鼓速度。

提升帶是靠變頻器驅(qū)動(dòng)，具體原理是根據(jù)計(jì)量室里的煙絲團(tuán)高低，由PLC控制變頻器，調(diào)整提升帶速度。在機(jī)器全速運(yùn)行時(shí)，若探測(cè)到煙絲團(tuán)高，則提升帶低于機(jī)器速度的25%運(yùn)行。反之，則高于機(jī)器速度的25%運(yùn)行。提升帶的調(diào)整不能平滑過渡，因此易造成煙絲團(tuán)的過高或過低。雖然該信號(hào)在PLC程序內(nèi)做了延時(shí)處理，但僅使用兩個(gè)傳感器檢測(cè)煙絲團(tuán)，檢測(cè)不夠精確，易造成供絲不均。

大梳理鼓由機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速由無級(jí)變速器調(diào)整。它的檢測(cè)裝置是回絲振槽上的角度探測(cè)器。根據(jù)回絲量的高低，角度探測(cè)器輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)到PLC，PLC據(jù)此控制無級(jí)變速器電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，來完成調(diào)整大梳理鼓速度的過程，使回絲量維持在25%左右。

以上兩部分的不穩(wěn)定，均可能會(huì)引起煙條內(nèi)的煙絲密度不均勻，從而造成劈刀調(diào)節(jié)超量，使煙支重量偏差變大。

1.3放射源部分

放射源是煙支密度的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。如果放射源不能正常工作，將會(huì)直接影響到煙支重量的計(jì)算精度。衡量放射源是否正常的重要參數(shù)是IO（放射源強(qiáng)度）、IS（泄漏值）。在使用重量控制系統(tǒng)前，都要進(jìn)行SU檢查，以獲取正確的IO、IS值，煙支重量計(jì)算的數(shù)學(xué)模型如下：

I=IS+（IO-IS）e-KW

其中，I為有煙條通過時(shí)放射源輸出的電流，K為與校準(zhǔn)重量有關(guān)的變量，W為煙支的重量。由上式可看出，如果生產(chǎn)過程中IO、IS值有波動(dòng)，則定會(huì)使煙支重量計(jì)算出現(xiàn)偏差，造成IO、IS、I值不穩(wěn)定 。

1.4煙支同步信號(hào)（ECP脈沖）

重量控制系統(tǒng)另一關(guān)鍵信號(hào)是由同步輪產(chǎn)生的ECP脈沖。在該系統(tǒng)中它不僅反映煙支生產(chǎn)速度，更重要的作用是為重量計(jì)算提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。一個(gè)ECP脈沖周期內(nèi)相對(duì)應(yīng)的煙條重量即為單支煙重量。因此，如果因同步輪上接近開關(guān)位置安裝不合適、接近開關(guān)異常而產(chǎn)生丟失脈沖現(xiàn)象，或者ECP脈沖上存在干擾，則定會(huì)引起煙支重量的計(jì)算偏差，從而使劈刀產(chǎn)生不正確的動(dòng)作，產(chǎn)生過輕、過重?zé)熤А?/p>

1.5緊頭位置

在通常情況下，煙支緊頭部分密度為10%左右，緊頭寬度約占一支煙長(zhǎng)的1/4，若按一支煙重800mg計(jì)算，則煙支緊頭部分的重量增加值△W為：

△W=800×10%/4=20mg

由于劈刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)是靠機(jī)械傳動(dòng)、皮帶輪驅(qū)動(dòng)完成的，因此極易引起緊頭位置偏移。對(duì)于六槽劈刀而言，緊頭位置偏移不會(huì)引起內(nèi)/外排煙支的重量偏差量，但目前大多數(shù)煙廠為了節(jié)約煙絲而采用三槽劈刀，因此如果緊頭位置發(fā)生偏移，即切刀切口不是在煙條緊頭的中間部分，而是偏向了一邊，那么緊頭部分的重量將會(huì)造成雙長(zhǎng)煙中的一支過輕、一支過重，從而使內(nèi)/外煙支的重量偏差增大。

1.6使用與維護(hù)不當(dāng)

正確的操作和及時(shí)的維護(hù)，是重量控制系統(tǒng)正常工作的保證，很多故障是由于操作人員的不正確使用造成的。

1.6.1參數(shù)設(shè)置不合適

該系統(tǒng)有許多參數(shù)會(huì)對(duì)控制精度造成影響，如顯示器維修頁面中的“高死區(qū)”、“低死區(qū)”、“控制1”等參數(shù)。“高死區(qū)”、“低死區(qū)”是劈刀動(dòng)作的門限值，“控制1”為重量積分常數(shù)，即計(jì)算重量時(shí)每組的煙支數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)置將直接影響到劈刀的動(dòng)作頻度與煙支的平均重量值。

1.6.2不使用自動(dòng)IO測(cè)量功能

自動(dòng)IO測(cè)量功能對(duì)因放射源的正常變化引起的強(qiáng)度改變的補(bǔ)償很重要，并能反映放射源的工作狀態(tài)。如果自動(dòng)IO測(cè)量結(jié)果超限，則系統(tǒng)會(huì)通過控制面板上的IO報(bào)警指示燈報(bào)警。如果關(guān)掉了此項(xiàng)功能，那么一旦IO值發(fā)生變化，將直接影響到重量計(jì)算的精確度。

1.7系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)的不完善之處

1.7.1緊頭位置調(diào)整

劈刀盤由主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加皮帶輪驅(qū)動(dòng)，極易引起緊頭位置的偏移。緊頭位置的調(diào)整是通過機(jī)身上的旋紐手動(dòng)調(diào)節(jié)，效果不理想，無法保證及時(shí)的調(diào)整緊頭位置。實(shí)際上是起不到調(diào)整的作用的。

1.7.2劈刀電機(jī)控制：

在現(xiàn)場(chǎng)我們會(huì)經(jīng)常注意到，劈刀電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻繁，調(diào)整量太大。這是因?yàn)榕都与姇r(shí)間太長(zhǎng)引起的。因?yàn)榕兜目刂剖且环N滯后響應(yīng)，前面檢測(cè)的煙支不合格，后面生產(chǎn)的煙支未必就不合格，因此劈刀大幅度上下運(yùn)動(dòng)極易造成超調(diào)現(xiàn)象，從而增大煙支的重量偏差。

2. 解決方法探討

2.1供絲系統(tǒng)改進(jìn)

大梳理鼓時(shí)刻跟蹤主機(jī)速度，克服原系統(tǒng)調(diào)整慢、不夠平滑等缺點(diǎn)，提高供絲均勻度。大梳理鼓的驅(qū)動(dòng)可采用電子齒輪控制。電子齒輪是一種伺服控制技術(shù)，電機(jī)與主機(jī)的速度匹配參數(shù)可任意設(shè)置，伺服控制器根據(jù)軸編碼器的反饋量來時(shí)刻調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣可以確保原提升帶控制中煙絲團(tuán)的檢測(cè)僅采用兩個(gè)光電開關(guān)，檢測(cè)點(diǎn)太少。因此，可適當(dāng)多增加幾個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，采用多點(diǎn)綜合檢測(cè)的方法較為合理。

2.2放射源供電及溫度控制改進(jìn)

放射源直流供電部分應(yīng)采用單獨(dú)供電，從而減少電源線上不必要的干擾。另外從放射源輸出的電壓信號(hào)也要經(jīng)濾波處理后才能送到模擬接口板，這樣即使信號(hào)上有干擾也可以將其濾掉。我公司已開發(fā)了一套解決這一問題的電路板，經(jīng)在多家煙廠使用情況看，能完全消除干擾脈沖，凈化放射源輸出的電壓信號(hào)。

放射源的溫度控制建議利用卷煙機(jī)上的溫控器來控制、顯示放射源溫度。這樣使溫度控制變得直觀、方便，同時(shí)又可減少因信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸帶來的干擾。

2.3改進(jìn)劈刀控制方式

前面提到原系統(tǒng)中沒有劈刀加電時(shí)間調(diào)整功能，建議對(duì)其原有軟件進(jìn)行修改。新型重量系統(tǒng)（CHWC-I型）中吸取了原PSSIM70、新80型的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，增加了新型的人機(jī)界面系統(tǒng)，所有重量控制系統(tǒng)的參數(shù)均可通過人機(jī)界面設(shè)置。劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加電時(shí)間可以0—255ms調(diào)節(jié)。用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況隨意調(diào)整各參數(shù)，直到達(dá)到最佳控制效果。

2.4增加緊頭自動(dòng)調(diào)整功能

根據(jù)重量控制系統(tǒng)計(jì)算的緊頭位置偏差量來控制緊頭調(diào)整電機(jī)。該功能可以完成緊頭位置的在線實(shí)時(shí)跟蹤與調(diào)整，確保切口位于煙條的緊頭中間位置，從而避免因緊頭位置偏移而引起的重量偏差過大。新型重量控制系統(tǒng)（CHWC-I型）中已具備這種功能，目前也同樣在ZJ19E機(jī)組上使用。在實(shí)際的生產(chǎn)中對(duì)原先的機(jī)型改造主要是從卷接機(jī)劈刀控制方式和增加緊頭自動(dòng)調(diào)整功能進(jìn)行改進(jìn)的。

2.5正確使用和維護(hù)

正確的操作和及時(shí)的維護(hù)，是重量控制系統(tǒng)正常工作的保證。各參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)機(jī)器狀況、原附材料的情況、控制效果等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，自動(dòng)IO測(cè)量功能、重量校準(zhǔn)功能一定要使用，這樣才能保證重量控制精度。在使用中如果發(fā)現(xiàn)IO報(bào)警燈亮，這一般是因放射源導(dǎo)管上的鈦鉑片松動(dòng)、破裂或?qū)Ч軆?nèi)有碎片等引起的，操作人員應(yīng)該及時(shí)維護(hù)。清理導(dǎo)管時(shí)宜使用較軟的毛刷，切莫使用較硬的工具，以免損傷鈦鉑片。

綜上所述，單支卷煙重量控制精度是一個(gè)復(fù)雜、系統(tǒng)的過程，需要我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)工作中不斷地進(jìn)行探索與研究，使卷煙單支重量控制精度逐步的完善，滿足生產(chǎn)工藝的要求。

（作者單位：河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠）