李紅梅，曾朝彬

(紅云紅河煙草(集團)有限責任公司 紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399)

0 引言

在紅河打葉復烤生產線上，為了實現(xiàn)煙葉的流量控制、產品計量、摻配對比，在每條生產線都配置了昆船CA型雙托輥電子皮帶秤。由于在電子皮帶秤的使用過程中會產生“皮帶效應”，從而使其在使用過程中呈現(xiàn)出穩(wěn)定性和可靠性差，計量精度和控制精度誤差較大等問題。為保證電子皮帶秤動態(tài)測量準確度，需要在實際應用中每個月根據(jù)電子皮帶秤調校規(guī)程對電子皮帶秤進行調校，以保證其計量精度誤差≤0.5%，控制精度誤差≤1%。

1 電子皮帶秤結構及工作原理

1.1 電子皮帶秤結構

昆船CA型雙托輥電子皮帶秤主要由一條皮帶輸送機和一個微機控制柜組成，如圖1所示。

圖1 電子皮帶秤組成

皮帶輸送機主要由輸送托輥、稱重托輥、傳感器等部件組成，如圖2所示。微機控制柜主要由PLC、操作終端、變頻器等組成，如圖3所示。雙托輥電子皮帶秤輸送機如圖4所示。

圖2 皮帶輸送機主要組成

圖3 微機控制柜主要組成

圖4 CA型雙托輥電子皮帶秤輸送機

1.2 電子皮帶秤工作原理

皮帶輸送機完成物料輸送并通過安裝在輸送機上的檢測元件(傳感器)完成重量信號檢測，物料重量對稱重托輥產生壓力，稱重托輥將這個力作用到負荷傳感器上，使傳感器產生一個與物料質量成正比的電壓信號P；同時測速機構產生與皮帶速度成正比的脈沖信號A；CPU完成對這兩個信號的處理，從顯示器上顯示出重量、速度、流量等參數(shù)。電子皮帶秤工作原理框圖如圖5所示。

圖5 電子皮帶秤工作原理框圖

電子皮帶秤的PLC將采樣到的重量信號與速度信號進行乘積運算，得到瞬時流量，再與控制面板置入的設定流量進行偏差運算，該信號經工藝電柜內的PLC的PI運算產生相應的皮帶速度控制信號，經A/D轉換輸出控制信號給變頻器，變頻器根據(jù)此信號對電子秤皮帶電機及喂料提升帶電機的轉速進行控制，從而達到調節(jié)皮帶速度進而調節(jié)物料流量的目的。電子皮帶秤控制原理如圖6所示。

圖6 電子皮帶秤控制原理

1.2.1 重量信號

當物料通過皮帶秤時，計量區(qū)內的物料重量將作用于稱重壓力傳感器上，稱重傳感器輸出0 mV～24 mV正比于物料重量的電壓信號P，該信號經稱重放大器放大處理成0 V～10 V電壓后送入模擬輸入模塊，經A/D變換后再送CPU模塊進行運算,至此完成一次重量采樣工作。重量和速度信號采集原理如圖7所示。即：傳感器(0 kg～10 kg)→mV信號源(0 mV～24 mV)→變送器輸出信號(0 V～10 V)→AD碼值(0～27648)。

圖7 重量和速度信號采集原理

1.2.2 速度信號

皮帶秤運行過程中,速度編碼器產生與皮帶速度成正比的脈沖信號(其中500個脈沖即代表電機轉過一轉(500 P/R))，送給PLC進行計算和控制。

2 電子皮帶秤使用現(xiàn)狀

打葉復烤生產線潤葉機入口有2臺電子皮帶秤，隨著使用年限增加，對物料流量控制波動增大，流量控制趨勢如圖8所示，最大流量達15 000 kg/h，最小流量達7 500 kg/h，平均波動范圍±3 500 kg/h，即平均振幅約±30%，流量的變化造成潤葉機內負荷波動，難以穩(wěn)定在一個較好的狀態(tài)，致使煙葉水分、溫度、潤透率大幅波動，造成打葉過程中煙葉造碎率增加并直接影響片煙質量；流量的波動，容易造成打葉復烤線設備的欠載或超載，以及空料、堵料，增加能耗及成本，降低了設備的運行效率。

圖8 電子秤流量控制趨勢

打葉復烤生產線每天生產運行時間高達23 h，對設備的連續(xù)工作能力要求較高，留給工人的維護時間短，且物料在各個生產工序的水分、溫度、形狀不同。由于是連續(xù)作業(yè)，所以要求設備要盡可能持續(xù)運轉。因此，針對這兩臺電子皮帶秤的使用現(xiàn)狀，在加大日常巡檢維護的同時將校秤周期由一個月調整為兩周，且調校過程嚴格按照復烤車間《電子皮帶秤調校規(guī)程》執(zhí)行。然而，控制效果卻改觀不大，仍存在流量波動大、計量不準確等問題。

3 電子皮帶秤調校改進措施

3.1 增加生產操作測試界面

在電子皮帶秤上位增加生產測試操作界面，在線生產運行狀態(tài)下，設定采樣時間，點擊“生產測試”按鈕，利用PLC自動完成采樣、運算等工作，結果顯示于操作界面，并可遠程修正流量校正系數(shù)。生產測試操作界面如圖9所示。

圖9 生產測試操作界面

3.2 增加校秤測試操作界面

取消人工現(xiàn)場采樣、運算校驗控制精度的方式，在上位機上新增校秤測試操作界面(如圖10所示)，設定采樣時間、控制流量，在校秤前準備工作完成后，點擊“校秤測試”按鈕，PLC就會自動完成數(shù)據(jù)采集、運算等工作，結果顯示于操作界面，并可遠程修正流量校正系數(shù)。

圖10 校秤測試操作界面

4 電子皮帶秤調校方法實施

4.1 上位機部分

4.1.1 電子秤控制精度測試操作界面設計

為了方便對兩條生產線電子秤的調校與管理，將兩條生產線電子皮帶秤控制精度測試功能合并在同一個操作界面，如圖11所示。

圖11 電子秤控制精度測試界面

4.1.2 電子秤控制精度測試界面組態(tài)

根據(jù)PLC定義的地址，編輯標簽變量，組態(tài)操作按鈕、數(shù)據(jù)顯示框等。

4.2 PLC部分

4.2.1 組態(tài)及編程

組態(tài)預處理后段PLC與兩臺電子皮帶秤PLC間數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮斎胼敵鲇诚駞^(qū)，并分配定義地址，然后構建生產測試功能程序邏輯框圖，如圖12所示，校秤測試功能程序框圖如圖13所示，并利用PLC編程實現(xiàn)生產與測試功能。

圖12 生產測試功能程序邏輯框圖

圖13 校秤測試功能程序邏輯框圖

4.2.2 仿真測試

(1)采用WinCC仿真軟件，測試顯示值、偏差、控制精度誤差、流量校正系數(shù)公式運算結果正確性。

(2)程序下傳PLC，校對上位操作介面的按鈕、數(shù)顯框的地址與PLC地址一一對應。

(3)在線生產運行狀態(tài)下，操作“生產測試”功能，檢驗界面上各數(shù)據(jù)顯示的正確性。

(4)周期性校秤準備工作就緒，操作“校秤測試”功能，檢驗界面上各數(shù)據(jù)顯示的正確性。

5 效果驗證

新增電子皮帶秤控制精度測試功能界面如圖14所示，集中反映了兩臺秤的兩種調校方法、調校結果、流量校正系數(shù)參數(shù)，方便在線監(jiān)測。

圖14 電子皮帶秤控制精度測試操作界面

電子皮帶秤控制精度測試操作界面具有控制精度“誤差超標警示”功能，促使每班操作和修理人員及時對秤進行維護，有效提升了物料流量控制的均衡性與穩(wěn)定性。改進后的電子皮帶秤流量控制趨勢如圖15所示，進而穩(wěn)定和提升了后續(xù)潤葉、打分、復烤工序設備的加工質量。

圖15 電子皮帶秤流量控制趨勢

6 結論

在打葉復烤生產中，電子皮帶秤的精度影響煙葉水分、溫度和流量控制，進而影響片煙質量和設備運行效率。通過對電子皮帶秤調校方法進行研究，改善了現(xiàn)有電子皮帶秤調校過程中存在的問題，提升了電子皮帶秤的控制精度和計量精度，有效提升了潤葉工序煙葉流量控制的穩(wěn)定性，使?jié)櫲~機負荷穩(wěn)定在一個較好的狀態(tài)，確保煙葉水分、溫度、潤透率滿足工藝生產要求，并降低了煙葉生產過程中的造碎率，進而提高了片煙質量。