趙迎春，王 穎

(營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧營(yíng)口 115000)

[通訊作者]王 穎(1974- )，女，副教授，碩士，從事電子技術(shù)研究。

ZJ17型卷接機(jī)組引進(jìn)德國(guó)Hauni公司的PROTOS70技術(shù)，是由常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)制造的高速卷煙機(jī)，是國(guó)內(nèi)大部分卷煙廠正在使用的高速卷接設(shè)備[1]。SRM90重量控制系統(tǒng)是ZJ17卷接機(jī)組的重要組成設(shè)備，精確地控制了每條煙支的重量，保證了系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 系統(tǒng)工作原理

SRM90重量控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)檢測(cè)回路，如圖1所示。核掃描器對(duì)煙支重量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)核掃描器輸出的脈沖信號(hào)和軸編碼器信號(hào)計(jì)算煙支的實(shí)際重量，再將實(shí)際重量信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，與最初設(shè)定的重量信號(hào)相比較，再進(jìn)行重量控制和位置控制，最終控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)[2]。位移傳感器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置檢測(cè)，把實(shí)際位置檢測(cè)信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)中，與最初設(shè)定的位置信號(hào)相比較，再進(jìn)行位置控制，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)調(diào)節(jié)平整盤上下移動(dòng)，從而控制煙支的重量[3]。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2 SRM90硬件結(jié)構(gòu)和主要功能

SRM90重量控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)包括輸入板(VCY0221)、中央處理板(VCY0211)、輸出板(VCY0231)、5V和±15V電源(VCY0201)、雙路24V電源(VCY0202)等八個(gè)組件。SRM90系統(tǒng)于外部核掃描器、軸編碼器、位移傳感器、供料成條機(jī)信號(hào)接口、濾嘴接裝機(jī)信號(hào)接口和CAN總線六部分相連接。

SRM90重量控制系統(tǒng)主要功能是：通過(guò)核掃描器產(chǎn)生一個(gè)脈沖間隔隨煙支密度而變化的脈沖信號(hào)[4]，輸入到VCY0221輸入板，根據(jù)此信號(hào)計(jì)算出煙支的實(shí)際重量送至VCY0211中央處理板，采用INTEL公司的C196系列16位單片機(jī)作為主控制器，結(jié)合模型及算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后通過(guò)VCY0231輸出板輸出信號(hào)控制伺服電機(jī)，從而控制平整盤上下運(yùn)動(dòng)，以滿足煙支重量的要求[5]。此外，SRM90還有各種統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、報(bào)警、報(bào)表等其它功能。

3 SRM90參數(shù)設(shè)置

SRM90參數(shù)設(shè)置非常關(guān)鍵，其決定了SRM90重量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。具體包括狀態(tài)設(shè)置、牌號(hào)設(shè)置、基本參數(shù)設(shè)置和內(nèi)部參數(shù)設(shè)置四部分。

3.1 狀態(tài)設(shè)置

狀態(tài)設(shè)置如圖2所示。“廢品功能”按鈕可以選擇廢品檢測(cè)功能。當(dāng)切換至打開(kāi)時(shí)，在濾嘴接裝機(jī)上自動(dòng)剔出重量不合格的煙支，并且對(duì)廢品進(jìn)行計(jì)數(shù)?！澳繕?biāo)重量偏移”按鈕可以選擇目標(biāo)重量偏移功能[6]，狀態(tài)為“打開(kāi)”或“關(guān)閉”。“掃描器選擇”為SRM90指定掃描器的類別，根據(jù)實(shí)際情況可選核掃描方式或微波方式。本系統(tǒng)選擇核掃描方式。“重量控制”選擇打開(kāi)時(shí)，平整盤電動(dòng)機(jī)工作，測(cè)量傳感器采集的數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。“偏差超限停機(jī)”選擇打開(kāi)時(shí)，當(dāng)重量偏差超限時(shí)將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器自動(dòng)停機(jī)。

圖2 狀態(tài)設(shè)置圖

圖3 牌號(hào)設(shè)置圖

3.2 牌號(hào)設(shè)置

牌號(hào)設(shè)置如圖3所示，“牌號(hào)”設(shè)定范圍為1～4。從后面02～23連續(xù)參數(shù)形成一個(gè)參數(shù)組，對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的牌號(hào)。輸入牌號(hào)，就能使系統(tǒng)調(diào)出相應(yīng)的參數(shù)組來(lái)。本系統(tǒng)顯示現(xiàn)時(shí)生產(chǎn)的煙支牌號(hào)為1。“目標(biāo)重量”限定生產(chǎn)煙支的重量。設(shè)定范圍500～1500mg，本系統(tǒng)為800mg。“廢品重量高限”設(shè)定范圍0～255mg，本系統(tǒng)為120mg?！白畲笾亓科啤痹谇懊鍿RM90狀態(tài)設(shè)置中目標(biāo)重量偏移功能選擇打開(kāi)時(shí)，煙支目標(biāo)重量自動(dòng)偏移的最大值，設(shè)定范圍-30～0mg，本系統(tǒng)為-15mg?！百|(zhì)量范圍”決定了重量高于上一個(gè)參數(shù)的煙支的百分比。設(shè)定范圍0～100%，本系統(tǒng)為98.0%。

“軟點(diǎn)限度”(或“硬點(diǎn)限度”)設(shè)定范圍0～80%，本系統(tǒng)為20%。“輕煙端限度”設(shè)定了點(diǎn)火端煙絲重量小于該段目標(biāo)重量的允許值，小于此值時(shí)，煙支將作為不合格品被剔除。設(shè)定范圍0～80%，本系統(tǒng)為20%?！捌饎?dòng)位置”指當(dāng)速度低于起動(dòng)速度或機(jī)器停止時(shí)，平準(zhǔn)器停在該位置上?！罢{(diào)整增量”僅用于監(jiān)測(cè)上一參數(shù)“切口距離”，顯示值是軸編碼器輸出的指示脈沖偏離實(shí)際切口的增量脈沖數(shù)。當(dāng)用上一參數(shù)連續(xù)兩次進(jìn)行軸編碼器校準(zhǔn)時(shí)，本參數(shù)值應(yīng)基本保持不變。設(shè)定范圍-8.7～8.9。“取樣門煙條”：若煙支長(zhǎng)度改變，此參數(shù)值也隨之改變。設(shè)定范圍80～300支煙，本系統(tǒng)為86?！叭娱T殘余增量”取上一參數(shù)“取樣門煙條”的殘余數(shù)。設(shè)定范圍0～63，本系統(tǒng)為26?！盁煑l長(zhǎng)度”不包含濾嘴長(zhǎng)度，設(shè)定范圍50.0～100.0mm，本系統(tǒng)為64.0mm。

3.3 基本參數(shù)設(shè)置

基本參數(shù)設(shè)置如圖4所示?！叭釉隽繒r(shí)間”通常此參數(shù)取雙長(zhǎng)煙支長(zhǎng)度一半對(duì)應(yīng)的增量脈沖數(shù)，設(shè)定范圍1～80，本系統(tǒng)為60?！翱刂崎y值”設(shè)置啟動(dòng)速度。機(jī)器必須達(dá)到此速度時(shí)，SRM90系統(tǒng)才允許投入工作。設(shè)定范圍0～1200支/分，本系統(tǒng)為1200。“最大偏移步幅”為目標(biāo)重量偏移的最大幅度[6]。設(shè)定范圍1～30mg，本系統(tǒng)為3?！皹?biāo)重偏移方式”有兩種方式，參數(shù)0表示廢品百分比保持為預(yù)定值，1表示合格煙支百分比保持為預(yù)定值。

“目標(biāo)速度”用于產(chǎn)量和效率的計(jì)算，不直接影響機(jī)器的實(shí)際速度?！熬彌_區(qū)改變方式”設(shè)定緩沖區(qū)自動(dòng)改變的方式，如何去存儲(chǔ)與運(yùn)行班有關(guān)的數(shù)據(jù)。設(shè)定范圍：0為無(wú)緩沖區(qū)改變；1為當(dāng)改變牌號(hào)時(shí)緩沖區(qū)改變；2為在運(yùn)行班結(jié)束時(shí)緩沖區(qū)改變；3為改變牌號(hào)和運(yùn)行班結(jié)束時(shí)緩沖區(qū)改變，本系統(tǒng)為3?！败壍肋x擇”可以選擇有效的取樣軌道號(hào)?！叭幽繕?biāo)數(shù)量”為煙支的取樣數(shù)量?！把h(huán)間隔”表示取樣煙支的間隔，即每隔n×4支煙被取出。設(shè)定范圍n=1～50，本系統(tǒng)為9。“引導(dǎo)性裝入”輸入100時(shí)，可啟用初始加載功能，所有參數(shù)都變?yōu)槿笔≈?；輸?時(shí)，無(wú)效。

圖4 基本參數(shù)設(shè)置圖

圖5 內(nèi)部參數(shù)設(shè)置圖

3.4 內(nèi)部參數(shù)設(shè)置

內(nèi)部參數(shù)設(shè)置如圖5所示。“參考間隔”每經(jīng)過(guò)參數(shù)規(guī)定的時(shí)間，SRM90就自動(dòng)地短時(shí)間關(guān)閉核掃描器快門，測(cè)定核掃描器的參考脈沖，以便自動(dòng)修正核掃描器的漂移。通常為5分鐘。“位移反饋補(bǔ)償”表示從SRM90輸出電機(jī)控制信號(hào)起，到電機(jī)實(shí)際動(dòng)作，再到位移反饋電壓變化，再到A/D轉(zhuǎn)換完成所需的總時(shí)間，以25ms為單位。參數(shù)太小可能導(dǎo)致平整盤電機(jī)振蕩；參數(shù)過(guò)大可能導(dǎo)致平整盤一次動(dòng)作不能到位。設(shè)定范圍0～3，本系統(tǒng)為2。“濾波常數(shù)”由于核掃描器輸出信號(hào)不穩(wěn)定，需要進(jìn)行濾波處理。參數(shù)為數(shù)字濾波器的濾波常數(shù)。參數(shù)越大，濾波作用越強(qiáng)，但控制響應(yīng)越慢。設(shè)定范圍1～16，本系統(tǒng)為4?！翱刂浦芷凇睘閮纱慰刂七\(yùn)算之間的時(shí)間間隔，以16支煙為單位。設(shè)定范圍1～255，本系統(tǒng)為4?！白畲髵呙杳}沖/最小掃描脈沖”僅在更換掃描器類型時(shí)才需要改變，本系統(tǒng)設(shè)定值為1600和600?！皟?nèi)部控制指令”用于計(jì)算機(jī)與SRM90之間的內(nèi)部控制。

4 結(jié)語(yǔ)

為了確保煙支質(zhì)量，在ZJ17卷接機(jī)組上安裝了對(duì)煙支重量實(shí)施控制的SRM90重量控制系統(tǒng)。除此之外，仍需對(duì)輸出煙支進(jìn)行全面檢查，包括單支重量變異系數(shù)是否小于或等于3%，還有煙支長(zhǎng)度、圓周、吸阻、硬度、含沫率等。通過(guò)對(duì)SRM90重量控制系統(tǒng)中57個(gè)參數(shù)的精確選定，確保了重量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，大大提高了ZJ17卷接機(jī)組的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

[參考文獻(xiàn)]

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