張碧昕 湯文林 曾桔林 李瓊美

摘要：制絲車間多處使用電子秤，用于實(shí)現(xiàn)定量供料及流量監(jiān)控等功能，但電子秤出錯(cuò)導(dǎo)致稱重錯(cuò)誤的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，這將嚴(yán)重影響制絲過(guò)程的重要工序，甚至造成煙絲批次不合格。然而在批次生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)法判斷電子秤運(yùn)行是否正常、精度是否準(zhǔn)確，只有在該批次生產(chǎn)結(jié)束時(shí)通過(guò)累計(jì)量才能發(fā)現(xiàn)電子秤稱重值有誤，此時(shí)對(duì)該批次煙葉、煙絲已無(wú)補(bǔ)救措施。為此，必須對(duì)電子秤精度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況及時(shí)預(yù)警，防止影響煙絲質(zhì)量，降低因電子秤精度不準(zhǔn)確引起的煙葉、煙絲加工異常，提升制絲產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備對(duì)工藝的保障能力，從而提高卷煙煙絲品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：制絲，電子稱，精度，報(bào)警

隨著行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)加劇，提高煙草的品質(zhì)已是目前的重點(diǎn)發(fā)展方向。電子稱作為重要檢測(cè)設(shè)備，提升電子秤自動(dòng)預(yù)警、自動(dòng)防差錯(cuò)能力已成為迫切的任務(wù)，把世界領(lǐng)先或行業(yè)領(lǐng)先的設(shè)備引入制絲生產(chǎn)線，為打造一流工廠、現(xiàn)代卷煙工廠打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電子秤在制絲車間被廣泛使用，主要包括控制秤、流量秤、摻配秤等，電子秤的正常運(yùn)行對(duì)制絲車間的正常生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，作為制絲車間重要的檢測(cè)設(shè)備，對(duì)實(shí)現(xiàn)煙絲滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，有著無(wú)可替代的作用。

制絲車間多處使用電子秤，用于實(shí)現(xiàn)定量供料及流量監(jiān)控等功能，但電子秤出錯(cuò)導(dǎo)致稱重錯(cuò)誤的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，這將嚴(yán)重影響制絲過(guò)程的加料、加香及摻配等重要工序，甚至造成煙絲批次不合格。然而在批次生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)法判斷電子秤運(yùn)行是否正常、精度是否準(zhǔn)確，只有在該批次生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，通過(guò)累計(jì)量才能發(fā)現(xiàn)電子秤稱重值有誤，此時(shí)對(duì)該批次煙葉、煙絲已無(wú)補(bǔ)救措施。為及時(shí)發(fā)現(xiàn)電子秤的運(yùn)行情況，必須對(duì)電子秤精度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況及時(shí)預(yù)警，防止影響煙絲質(zhì)量。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)使用西門子的S7進(jìn)行編程，使用profibus-DP實(shí)現(xiàn)電子秤CPU與主線CPU的數(shù)據(jù)通訊，操作界面（包括歷史趨勢(shì)圖、彈出的對(duì)話框、最大精度設(shè)置）使用上位WINCC進(jìn)行編輯和實(shí)現(xiàn)。控制柜中PC裝置在接受由稱重傳感器傳來(lái)的重量信號(hào)和測(cè)速機(jī)構(gòu)的速度信號(hào)后，通過(guò)CPU模塊運(yùn)算，得出物料的瞬時(shí)流量、累計(jì)重量及電機(jī)控制等信號(hào)，從而完成電子秤的自動(dòng)稱重和控制等功能。計(jì)量工作原理如下：

當(dāng)物料通過(guò)皮帶秤輸送機(jī)計(jì)量段時(shí)，這一區(qū)段上的物料重量對(duì)稱重托輥產(chǎn)生壓力，稱重托輥將這個(gè)力作用到負(fù)荷傳感器上，此時(shí)傳感器輸出0mV～20mV正比于物料重量的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大成0V～10V電壓（或4-20mA電流）后送入輸入模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后再送CPU模塊進(jìn)行運(yùn)算。同時(shí)隨著輸送機(jī)的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，裝于驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的光電脈沖編碼器發(fā)出脈沖，每一個(gè)脈沖代表皮帶走過(guò)的距離。每當(dāng)皮帶走過(guò)一個(gè)固定的距離ΔL，PC裝置完成一次重量、速度采樣工作。當(dāng)物料通過(guò)皮帶秤后，PC裝置已采樣多次，PC將各次采樣值按下式累計(jì)即可得到累計(jì)重量W：

式中：

i—采樣脈沖；

Pi—計(jì)量段上物料重量；

L—計(jì)量段長(zhǎng)；

ΔL—采樣間隔距離；

從上式中可以看出P/L即為皮帶每米上物料的重量，n為皮帶走過(guò)ΔL的段數(shù)，P/L·ΔL即為走過(guò)ΔL長(zhǎng)度的重量，對(duì)n段重量求和即得累計(jì)重量W。

電子秤皮帶速度V可由下式求得：

式中：T為走過(guò)ΔL長(zhǎng)度所需的時(shí)間，ΔL為采樣間隔。

現(xiàn)用電子秤使用多秤臺(tái)聯(lián)合監(jiān)控功能要實(shí)現(xiàn)多秤臺(tái)聯(lián)合監(jiān)控功能，每只傳感器的位置必需定位，與其對(duì)應(yīng)的重量變送器也需對(duì)應(yīng)。進(jìn)料口方向的兩只傳感器SP1.1和SP1.2組成秤臺(tái)1，即應(yīng)急秤1，出料口方向的兩只傳感器SP1.3和SP1.4組成秤臺(tái)2，即應(yīng)急秤2，秤臺(tái)1和秤臺(tái)2合起來(lái)共同組成秤臺(tái)3。秤臺(tái)3為常規(guī)缺省秤，即運(yùn)行秤。物料進(jìn)來(lái)先經(jīng)過(guò)秤臺(tái)1，再經(jīng)過(guò)秤臺(tái)2。物料經(jīng)過(guò)電子皮帶秤，3個(gè)秤臺(tái)會(huì)分別對(duì)其進(jìn)行稱重并累計(jì)。

通過(guò)程序的修改和上位WINCC的改進(jìn)，控制系統(tǒng)必須能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子秤精度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)精度偏差超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，一定時(shí)間后報(bào)警，并彈出相應(yīng)對(duì)話框，提醒操作人員電子秤精度異常，是否采取停機(jī)操作，此時(shí)如果操作工在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“是”，執(zhí)行電子秤的進(jìn)料端設(shè)備停機(jī)，防止物料再次進(jìn)入精度有誤的電子秤，點(diǎn)擊“否”，設(shè)備不停機(jī)，如果不做任何操作，設(shè)備在偏差開始后60S停止，停機(jī)后，有關(guān)人員對(duì)電子秤進(jìn)行檢查，并處理驗(yàn)證后再啟動(dòng)設(shè)備。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須做到畫面反映問(wèn)題詳細(xì)清晰，方便操作，精度設(shè)定預(yù)置值可調(diào)，精度超過(guò)預(yù)設(shè)置彈出對(duì)話框的時(shí)間可調(diào)，精度的歷史趨勢(shì)在WINCC上可看到曲線。

通過(guò)STEP7編程，將秤臺(tái)1和秤臺(tái)2進(jìn)行比較計(jì)算出電子秤精度值，及電子秤累計(jì)超差百分比（電子秤精度），實(shí)現(xiàn)對(duì)電子秤精度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)實(shí)際精度與設(shè)定精度偏差時(shí)間達(dá)到40S時(shí)，對(duì)話框正常彈出，點(diǎn)擊停機(jī)按鈕測(cè)試，停機(jī)正常，所停設(shè)備正確，停止了相應(yīng)電子秤后續(xù)供料，可防止電子秤精度錯(cuò)誤時(shí)，物流繼續(xù)進(jìn)入電子秤造成質(zhì)量事故。點(diǎn)擊“否”設(shè)備不停機(jī)，此時(shí)操作人員可查看累計(jì)百分比超差設(shè)定值是否合理，并查看歷史趨勢(shì)曲線，看是否有必要停機(jī)，如果實(shí)時(shí)精度與歷史趨勢(shì)中的精度相差較大，停機(jī)后可安排電子秤維護(hù)人員對(duì)電子秤進(jìn)行過(guò)碼，調(diào)零，確認(rèn)無(wú)誤后再繼續(xù)運(yùn)行設(shè)備。如果操作人員由于某些原因沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)所彈出的對(duì)話框，設(shè)備在電子秤精度偏差出現(xiàn)后60S停止，提高了設(shè)備的自動(dòng)防差錯(cuò)能力。

通過(guò)增加電子秤精度報(bào)警功能，降低了因電子秤精度不準(zhǔn)確引起的煙葉、煙絲加工異常，提升制絲產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備對(duì)工藝的保障能力，從而提高卷煙煙絲品質(zhì)，避免一些不必要的市場(chǎng)投訴，維護(hù)卷煙品牌的良好形象，提高了品牌的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]電子秤的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).劉紅，張東亮，周方，《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》，2017.

[2]基于ADS1100的高精度電子秤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).郭志勇，《安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2010.

作者簡(jiǎn)介：

張碧昕，1982年 男 漢族 云南玉溪 技術(shù)員 本科生 紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設(shè)備維護(hù)

湯文林，1987年 男 漢族 云南玉溪 助理工程師 本科生 紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設(shè)備維護(hù)

曾桔林，1992年 男 漢族 云南玉溪 助理工程師 本科生 紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設(shè)備維護(hù)

李瓊美，1985年 女 彝族 云南玉溪 助理工程師 碩士研究生 紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：電氣自動(dòng)化 設(shè)備管理 信息化管理