張能，白忠兵，王發(fā)勇，沈岸彪，侯志平，白朝矗

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，云南 昆明 650231）

0 引言

PROTOS2-2型卷接機(jī)組是德國HAUNI公司生產(chǎn)的一種高速卷煙機(jī)，額定生產(chǎn)車速16000支/分鐘。微波測量頭MIDAS是PROTOS2-2型卷接機(jī)組重量控制系統(tǒng)的核心部件，其主要功能是由微波發(fā)生器向諧振腔輸送不同頻率的微波，通過諧振腔未受煙條影響與受煙條影響的諧振曲線的變化來測定煙條的密度和水分，然后將數(shù)據(jù)傳輸給重量控制系統(tǒng)的中央處理組件進(jìn)行處理，從而控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，以滿足煙支重量的控制要求。因其長時(shí)間的運(yùn)行，微波測量頭MIDAS內(nèi)部的參數(shù)會出現(xiàn)一定偏差，內(nèi)置數(shù)據(jù)庫因長期計(jì)算偏差的積累，會使得微波測量頭MIDAS的性能劣化，影響卷接機(jī)組的重量控制效果。近年來，對微波測量頭的研究已有一定積累，黃威、劉運(yùn)平等[1-2]分析了微波檢測技術(shù)在重量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，盧霞[3]介紹了重量控制系統(tǒng)參數(shù)的驗(yàn)證方法，蔣文炤等[4]講解了重量系統(tǒng)的常見故障診斷，李昭[5]分析了PROTOS70卷煙機(jī)參數(shù)對煙支重量穩(wěn)定性的影響，巫少通[6]給出了一種提高ZJ17型卷煙機(jī)煙支重量控制精度的方法。上述研究大多數(shù)是對微波測量頭在重量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用或重量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)分析，而針對微波測量頭性能特別是進(jìn)口微波測量頭MIDAS性能的研究則鮮見報(bào)道。為此，本文從以下三個(gè)步驟對微波測量頭MIDAS的性能情況進(jìn)行檢查判定，為測量頭MIDAS的維護(hù)和重量控制系統(tǒng)故障維修提供有力依據(jù)，以期提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

1 從LED指示燈狀態(tài)的檢查判定

PROTOS2-2型卷接機(jī)組的微波測量頭MIDAS上有一紅一綠的兩個(gè)LED指示燈，指示燈亮暗與閃跳頻率的不同組合，代表著微波測量頭的不同運(yùn)行狀態(tài)，如表1。

表1 LED的指示狀態(tài)

從LED指示燈狀態(tài)可以直觀判斷出微波測量頭MIDAS是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)。其中，“初始化”和“啟動過程”狀態(tài)都有一定的時(shí)間限制，超過設(shè)定時(shí)間，說明微波測量頭MIDAS有故障。如果指示燈狀態(tài)一直不能處于程序正常運(yùn)行狀態(tài)，可以判定微波測量頭MIDAS故障，通過軟件校準(zhǔn)一般難以修復(fù)，通常需要更換或返廠維修。

2 從重量控制系統(tǒng)的檢查判定

2.1 參數(shù)的檢查判定

短期標(biāo)準(zhǔn)偏差表示1000支煙的重量對其平均重量的離散情況。該數(shù)值是衡量生產(chǎn)時(shí)機(jī)器在其短期重量波動方面的重要性能指標(biāo)，一般在15～30之間，數(shù)值越小表示正在生產(chǎn)的煙支質(zhì)量越好。短期標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，大多數(shù)情況下都是機(jī)械控制方面的原因，但也可能是由于諧振腔組件的測量管灰塵和膠垢沉積引起。長期標(biāo)準(zhǔn)偏差是每次計(jì)算10組100支煙的平均重量，計(jì)算組間的標(biāo)偏。長期標(biāo)準(zhǔn)偏差表示各組平均值與這10組總平均值的離散情況。該數(shù)值表明重量控制系統(tǒng)工作的好壞，一般≤8，數(shù)值越小表示重量控制系統(tǒng)對煙支質(zhì)量的影響越好。測量頭MIDAS沒有工作，微波掃描信號超出設(shè)定范圍，測量頭內(nèi)部溫度不正常，測量管磨損嚴(yán)重、劃痕都可能引起長期標(biāo)準(zhǔn)偏差增大。

2.2 煙支、煙條重量的檢查判定

（1）煙支廢品重量超重、超輕：①正向驗(yàn)證。假定“嘴棒、水松紙、膠水”條件一致，在卷煙機(jī)出口連續(xù)取樣，50支一組，共2組，用煙支綜合測試臺進(jìn)行測量，驗(yàn)證是否有超輕、超重?zé)熤?，如果無則說明微波測量頭MIDAS當(dāng)前的性能還能滿足生產(chǎn)需要；②反向驗(yàn)證。記錄人機(jī)界面MLP上的廢品計(jì)數(shù)，并收集剔除下的廢品煙支。排除空頭、缺嘴、漏氣、外觀等缺陷的煙支，用電子天平稱量剩余廢品煙支，檢驗(yàn)剔除的超輕、超重?zé)熤欠駵?zhǔn)確。如果準(zhǔn)確則說明微波測量頭MIDAS當(dāng)前的性能還能滿足生產(chǎn)需要。（2）無嘴煙條取樣：通過無嘴煙條取樣進(jìn)行檢查判定的前提是無嘴煙條取樣功能的完好性和準(zhǔn)確性?？赏ㄟ^盤紙劃線法驗(yàn)證前后道煙條配置是否正確；通過“搓接鼓取樣閥的點(diǎn)燃數(shù)據(jù)點(diǎn)”和“設(shè)定數(shù)量”參數(shù)調(diào)整取樣時(shí)機(jī)和取樣數(shù)量。可以在卷煙機(jī)組人機(jī)界面MLP進(jìn)行取樣測試。

通過目標(biāo)取樣，前后道各取50支額定重量無嘴煙條，用綜合測試臺測量，檢查重量和標(biāo)準(zhǔn)偏差是否正常。通過偏差取樣，前后道各取30支煙絲超輕或超重?zé)o嘴煙條，用綜合測試臺測量，檢查是否為設(shè)定的偏差重量。如果判定取樣準(zhǔn)確，則說明微波測量頭MIDAS的性能良好。

3 從Midas_MSP軟件的檢查判定

Midas_MSP是用于讀取、顯示和傳輸雙通道或單通道微波測量頭MIDAS數(shù)據(jù)的服務(wù)軟件，如圖1。

圖1 Midas_MSP軟件

3.1 云圖的檢查判定

選擇One shot，進(jìn)入生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄，可以分別查看前后道生產(chǎn)數(shù)據(jù)生成的云圖。

如果生產(chǎn)的云圖如圖2，是可以接受的，判斷的要點(diǎn)主要有：①數(shù)值盡可能分布在重量范圍和水分范圍組成的矩形框內(nèi)；②目標(biāo)重量（淺藍(lán)色豎線）應(yīng)該在設(shè)定的重量范圍內(nèi)，并且測量出的平均重量（紫色豎線）應(yīng)該盡可能與目標(biāo)重量一致；③數(shù)值應(yīng)盡可能靠近目標(biāo)水分的水平軸（淺紅色橫線）分布；④重量范圍內(nèi)，回歸線（紅色線）也應(yīng)位于水分限制范圍內(nèi)。并且右邊的Weight range check（重量范圍檢查）、Moisture toierance check（水分偏差檢查）、Band width moisture check（參數(shù)水分寬度檢查）、Weight toierance check（重量偏差檢查）沒有出現(xiàn)紅色報(bào)警，則MIDAS性能良好，沒有必要進(jìn)行校準(zhǔn)優(yōu)化。

圖2 正常的MIDAS云圖

如果云圖分布異常，如圖3，明顯不符合前述判斷要點(diǎn)要求并且右邊檢查已出現(xiàn)紅色報(bào)警時(shí)，則有必要對其進(jìn)行校準(zhǔn)優(yōu)化。

圖3 異常的云圖

3.2 溫度的檢查判定

停止生產(chǎn)，清除殘留在測量頭內(nèi)的煙條，選擇Temperature，分別查看前后道的溫度，如圖4。MIDAS工作理想時(shí)，mean（實(shí)際值）是和設(shè)定值很接近，甚至基本一致；如果相差較大，則MIDAS很可能存在故障，有時(shí)通過參數(shù)校準(zhǔn)可以使得兩個(gè)值再次趨同。

圖4 MIDAS溫度情況

3.3 日志信息的檢查判定

選擇Messages進(jìn)入傳感器記錄的日志信息，點(diǎn)擊Get Message讀取微波傳感器中的信息，微波傳感器不同種類信息由不同顏色區(qū)別，如表2。

表2 不用種類信息的顏色

當(dāng)出現(xiàn)故障信息時(shí)，需根據(jù)具體信息進(jìn)行處理，部分故障可以通過校準(zhǔn)修復(fù)。

3.4 諧振曲線的判定

停止生產(chǎn)，清潔測量管，然后選擇Get resonance，進(jìn)入界面。在Select Rod中選擇前/后道，點(diǎn)擊Get Curve，即可得到諧振曲線，如圖5。判斷的要點(diǎn)為：①品質(zhì)因素Q，一般來說Q值在50～60之間是正常的，如果超出范圍，MIDAS有故障，一般難以校準(zhǔn)；②波峰前上升的那段曲線，是工作段曲線，應(yīng)該平滑，否則也很可能是MIDAS故障。

圖5 MIDAS諧振曲線

3.5 參數(shù)值的檢查判定

停機(jī)時(shí)，選擇Weight range selection，進(jìn)入界面，如圖6所示?？梢钥吹街亓糠秶?，日期等信息。正常情況下，根據(jù)煙支規(guī)格不同會有多個(gè)重量范圍可選?？捎梅秶鸀榫G色，當(dāng)前選定范圍為藍(lán)色。B1一般用于細(xì)支煙，B2和B3在國內(nèi)一般不用，當(dāng)前常規(guī)煙支卷煙生產(chǎn)應(yīng)選用B4。也有特殊情況，部分MIDAS由于版本過低或存儲部分故障，只有一個(gè)重量范圍。需要檢查確認(rèn)當(dāng)前工作范圍是否符合卷煙生產(chǎn)的需要。

圖6 MIDAS的重量范圍

4 結(jié)語

從微波測量頭MIDAS上的LED指示燈狀態(tài)，重量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，Midas_MSP軟件讀取的MIDAS內(nèi)部數(shù)據(jù)三個(gè)方面，可以對微波測量頭MIDAS的性能情況作出一個(gè)準(zhǔn)確的判定。當(dāng)微波測量頭MIDAS性能劣化時(shí)，通常可以通過使用Midas_MSP軟件對其參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)優(yōu)化，從而消除部分內(nèi)部故障，改善微波測量頭MIDAS的性能；當(dāng)通過參數(shù)的校準(zhǔn)優(yōu)化無法改善微波測量頭性能，甚至無法完成參數(shù)校準(zhǔn)過程時(shí)，則需要對微波測量頭MIDAS更換或返廠維修。對微波測量頭MIDAS性能劣化情況的準(zhǔn)確判定，為測量頭MIDAS的維護(hù)和重量控制系統(tǒng)故障維修提供了有力依據(jù)，節(jié)約了維修費(fèi)用，并提高了修理的有效性和及時(shí)性。