張小宏 吳寧 張士光

【摘 ?要】隨著我國煙草行業(yè)生產(chǎn)的不斷規(guī)范，各大煙草制造商對于煙草質(zhì)量管理的重視程度越來越高，現(xiàn)階段常用的PASSIM型卷煙機(jī)在對于煙支重量的控制上有很大的不足，與此同時(shí)還有著很高的故障率。為了改變這一現(xiàn)狀，提出了一種新型的煙支重量控制系統(tǒng)，下面將針對這一控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。從軟件、硬件的設(shè)計(jì)，到電路控制與設(shè)計(jì)，再到整個(gè)系統(tǒng)的控制與設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析，以此來實(shí)現(xiàn)煙支成品率的提升，實(shí)現(xiàn)對煙支重量的精準(zhǔn)把控。

【關(guān)鍵詞】DSP;卷煙機(jī);重量控制;煙支

在卷煙機(jī)的控制系統(tǒng)中，煙支的重量控制系統(tǒng)是十分重要的，這一系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對煙支重量進(jìn)行監(jiān)控，通過對抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，來實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的反饋，進(jìn)而改變煙絲的消減量，來幫助煙支重量進(jìn)行調(diào)節(jié)并對存在缺陷的煙支進(jìn)行剔除。由此可見，煙支重量控制系統(tǒng)的性能會(huì)直接影響煙支的生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段我國大部分煙草生產(chǎn)企業(yè)采用的卷煙機(jī)都具有著一定的缺陷，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)過程的監(jiān)管無法有效開展，下面將對DSP系統(tǒng)進(jìn)行介紹，為煙支的生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1、現(xiàn)階段卷煙機(jī)存在的問題

現(xiàn)階段我國采用的卷煙機(jī)一般為PASSIM 型高速卷煙機(jī)，這一類型的卷煙機(jī)在使用過程中其煙支重量控制系統(tǒng)存在著較多的問題，首先現(xiàn)有的控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度過慢，同時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定，對于存在缺陷的煙支無法及時(shí)識別并剔除，降低了成品率。其次，硬件設(shè)備安裝和使用較為復(fù)雜，由于存在著較多的接口，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的信號傳輸容易出現(xiàn)混亂，且容易出現(xiàn)故障。最后，信息傳遞存在問題，由于系統(tǒng)版本很低缺少網(wǎng)絡(luò)通信功能，這就導(dǎo)致很多的數(shù)據(jù)無法被收集和分析，對于企業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)管無法起到促進(jìn)作用，同時(shí)也不利于控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線的自主調(diào)節(jié)，導(dǎo)致煙支的成品率較低并且存在較多的缺陷煙支。

2、DSP系統(tǒng)的工作原理

對于DSP系統(tǒng)而言，首先需要進(jìn)行煙支密度數(shù)據(jù)的采集和交換，這一過程需要有重量微波檢測電路和數(shù)據(jù)采集電路共同完成，當(dāng)煙支進(jìn)入諧振腔數(shù)據(jù)的收集開始，煙支離開諧振腔數(shù)據(jù)的收集完成。隨后就需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，利用ADC模塊轉(zhuǎn)換的導(dǎo)向?qū)?yīng)的密度數(shù)字量，完成對煙支重量的測算。其次，系統(tǒng)會(huì)利用CPA1和CPA3共同作用，來對脈沖信號進(jìn)行捕捉，進(jìn)而計(jì)算出煙支的平均質(zhì)量。通過將平均質(zhì)量與設(shè)定值量進(jìn)行比較，來實(shí)現(xiàn)對煙絲數(shù)量進(jìn)行全面的調(diào)控，以此來實(shí)現(xiàn)對煙支重量的改變，隨后將質(zhì)量偏差過大的煙支進(jìn)行剔除，清除掉缺陷煙支。最后，通過使用CAN總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，將煙支的重量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與整理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)煙支生產(chǎn)過程的全面控制。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)

3.1數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)

對于煙支重量檢測環(huán)節(jié)而言，需要利用微波監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集兩個(gè)接口電路來完成數(shù)據(jù)的采集，對于重量檢測電路，需要配備微波發(fā)生器和控制器，與諧振腔和檢波器兩組配套設(shè)備，利用這一電路實(shí)現(xiàn)對煙支密度的測算。對于數(shù)據(jù)采集接口，用于對重量微波檢測電路數(shù)據(jù)的處理，由于檢測電路所傳輸?shù)男盘栞^弱，所以需要利用數(shù)據(jù)采集接口電路來對數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)化，再將信號傳輸給ADC模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。通過這一電路，加入了二階濾波器和一級放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號質(zhì)量的改善和增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)信號的高效處理。

3.2劈刀位置控制電路

這一部位的控制電路主要是用來對劈刀電機(jī)進(jìn)行控制，通過調(diào)節(jié)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對劈刀高度的調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)煙絲的消減量，對煙支的重量進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制。這一電路主要包含劈刀電機(jī)、脈沖分配器與功率放大器三部分組成，劈刀電機(jī)采用三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，脈沖分配器則利用控制信號來實(shí)現(xiàn)對劈刀電機(jī)的控制，采用專用控制芯片CH250并接成三相六拍的工作方式。功率放大器的作用是為了提高CH250的輸出電流，并通過與電阻和電容的相互結(jié)合，提升電機(jī)的工作性能。

3.3 CAN總線接口電路

通過利用CAN總線接口來實(shí)現(xiàn)DSP與工控機(jī)和觸摸屏建立數(shù)據(jù)聯(lián)系，利用PCA82C250芯片來對CAN控制器和DSP進(jìn)行對接，進(jìn)而提升系統(tǒng)的抗干擾能力，并降低信號的傳輸時(shí)間，提高整個(gè)通信數(shù)據(jù)的可靠性與傳輸效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速高效傳輸。

4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

首先，對于數(shù)據(jù)采集子程序而言，要利用DSP的捕獲單元和轉(zhuǎn)換模塊的相互配合來進(jìn)行工作，通過控制脈沖的數(shù)量來對煙的生產(chǎn)數(shù)量進(jìn)行控制，并利用CAP1和CAP3來對同步脈沖進(jìn)行捕獲，實(shí)現(xiàn)對煙支重量的采樣工作。其次，對于模糊控制子程序而言，與以往的PID控制算法不同，不需要對使用的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，只需要事先建立起一個(gè)與煙支重量有關(guān)的查詢表。在實(shí)際的控制過程中，需要先進(jìn)行煙支重量的采樣，隨后對其進(jìn)行重量偏差的分析，通過查詢表就能夠求解出劈刀電機(jī)的精確轉(zhuǎn)數(shù)，與劈刀子程序建立起聯(lián)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對劈刀電機(jī)的準(zhǔn)確控制。最后，劈刀位置的控制子程序需要對劈刀位置、劈刀電機(jī)的轉(zhuǎn)向、劈刀電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行控制即可，這些數(shù)據(jù)則通過與其他的子程序相互聯(lián)系而得到，進(jìn)而利用其它子程序?qū)崿F(xiàn)對整個(gè)劈刀過程的精準(zhǔn)掌控，提高煙支的成品率降低缺陷煙支數(shù)量。

結(jié)語：

本文對新型的DSP煙支重量控制系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的介紹，并對其工作原理和硬件軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)闡述，由此可見，這一系統(tǒng)相比較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)而言有著明顯的優(yōu)勢，能夠大大提升煙支的成品率，促進(jìn)煙支生產(chǎn)過程的高效開展。

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