自動喂料補料攤薄系統(tǒng)在煙片振動分選系統(tǒng)的研究

袁興張樂年聞平

（1.大樹智能科技（南京）有限公司，南京 211100；2.南京航空航天大學機電學院，南京 211100）

煙片振動分選系統(tǒng)是檢測分析評價煙廠卷煙生產(chǎn)水平質量的重要檢測分析設備，該系統(tǒng)檢測分析得到數(shù)據(jù)的可靠有效性，對煙廠工藝部門評價卷煙生產(chǎn)的質量水平非常關鍵。而該檢測分析系統(tǒng)中的自動喂料補料攤薄系統(tǒng)對檢測數(shù)據(jù)的有效可靠性具有關鍵作用。

自動喂料補料攤薄系統(tǒng)具有自動喂料、補料、攤薄、稱重、回料的功能，能提高煙片振動分選系統(tǒng)檢測分析的可靠有效性，提升煙廠工藝檢測分析的水準。

1 煙片振動分選機系統(tǒng)和自動喂料補料攤薄系統(tǒng)簡介

1.1 煙片振動分選系統(tǒng)

煙片振動分選系統(tǒng)是煙廠工藝部分用來評價檢測卷煙生產(chǎn)水平質量的核心檢測分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過五層振動篩網(wǎng)得到煙片中不同大小煙片的含量，得到煙片的大中片含量，從而來評價煙片生產(chǎn)工藝質量水平。

該系統(tǒng)主要包含進料系統(tǒng)、喂料補料攤薄系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、回料系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。圖1為煙片振動分選系統(tǒng)整體布局圖。

圖1 煙片振動分選系統(tǒng)整體布局圖

1.2 自動喂料補料攤薄系統(tǒng)

自動喂料補料攤薄系統(tǒng)在煙片振動分選系統(tǒng)中具有關鍵作用，該系統(tǒng)功能的可靠有效性對檢測分析得到數(shù)據(jù)具有重要作用。該系統(tǒng)具有自動喂料、補料、攤薄、稱重、回料功能。

該系統(tǒng)主要由變頻喂料皮帶、步進輸送皮帶、皮帶稱重系統(tǒng)、軟件分析系統(tǒng)、回料系統(tǒng)構成。系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能對采樣取到的煙片自動均勻攤薄輸送到步進皮帶上，均勻喂料直到滿足檢測采樣總重量的要求，如果喂料總重量不足后續(xù)還可以進行補料，檢測分析結束后能自動將多余的采樣煙片回送到現(xiàn)場生產(chǎn)線上。圖2為自動喂料補料攤薄系統(tǒng)框架圖。

圖2 自動喂料補料攤薄系統(tǒng)框架圖

1.3 皮帶稱重系統(tǒng)

皮帶稱重系統(tǒng)在自動喂料補料攤薄系統(tǒng)具有重要作用，它能實時將稱重數(shù)據(jù)傳送給軟件系統(tǒng)來判斷是否喂料滿足要求、補料是否滿足要求。其主要由四個波紋稱重傳感器、信號匯集系統(tǒng)、網(wǎng)絡傳送系統(tǒng)等構成。

2 自動喂料補料攤薄系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)運行構成

圖3為自動喂料補料攤薄系統(tǒng)的原理構成框架圖，該系統(tǒng)主要由變頻喂料皮帶、步進輸送皮帶、皮帶稱重系統(tǒng)、軟件計算控制系統(tǒng)、回料系統(tǒng)等構成，系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。

軟件計算控制系統(tǒng)實時采集皮帶稱重信號、步進速度、變頻皮帶速度值，通過閉環(huán)計算分析輸出實時步進速度、變頻速度值，讓煙片均勻的攤薄輸送在步進輸送皮帶上，滿足煙片振動分選系統(tǒng)的功能要求。

圖3 自動喂料補料攤薄系統(tǒng)框架結構圖

2.2 系統(tǒng)運行原理

自動喂料補料攤薄系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。軟件計算控制系統(tǒng)實時采集皮帶稱重信號、步進速度、變頻數(shù)值，通過計算分析實時調整輸出步進速度、變頻數(shù)值、啟停信號，來閉環(huán)實時控制喂料補料皮帶、步進輸送皮帶，滿足煙片均勻攤薄在步進輸送皮帶上，并達到系統(tǒng)采樣總重量的要求。

喂料皮帶、步進皮帶根據(jù)軟件控制系統(tǒng)輸出的速度控制值、啟停信號，同步協(xié)調的進行均勻攤薄喂料煙片給輸送皮帶，皮帶稱重信號實時傳送給軟件計算控制系統(tǒng)來分析喂料是否滿足采樣總重量要求，如果喂料不足，喂料皮帶再補料給步進皮帶，直到滿足煙片采樣總重量的要求。

在煙片振動分選系統(tǒng)運行完成后，自動喂料補料系統(tǒng)會將剩余的煙片回送到現(xiàn)場生產(chǎn)流水線上。

2.3 系統(tǒng)軟件控制實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件控制采用工程控制中常用的PID調節(jié)控制，PID調節(jié)控制以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。

本文控制系統(tǒng)采用工程整定方法來整定PID調節(jié)控制器比例系數(shù)、積分時間和微分時間的值。

控制系統(tǒng)的目標給定為目標皮帶稱重值、步進目標速度、變頻目標值，反饋為皮帶稱重實時值、步進速度實時值、變頻實時值，PID調節(jié)器根據(jù)以上數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗控制系數(shù)來實時整定步進給定速度、變頻給定速度，直到滿足控制系統(tǒng)的稱重總重量值、均勻攤薄要求。

2.4 系統(tǒng)實際應用

自動喂料補料攤薄系統(tǒng)能滿足煙片振動分選系統(tǒng)的功能要求。該系統(tǒng)滿足均勻喂料、補料、回料、稱重的功能要求，滿足煙片采樣總重量的要求，能提升煙片振動分選系統(tǒng)檢測分析的性能，提高檢測分析數(shù)據(jù)的可靠有效性。

該系統(tǒng)運行于現(xiàn)場煙片振動分選產(chǎn)品中，運行效果明顯，滿足了煙片振動分選系統(tǒng)檢測分析工藝要求。圖4為自動喂料補料攤薄系統(tǒng)在實際運行產(chǎn)品中的運行效果圖。

圖4 自動喂料補料系統(tǒng)現(xiàn)場應用效果圖

3 結論

煙片振動分選系統(tǒng)是煙廠卷煙生產(chǎn)的重要檢測分析設備，該設備的性能直接關系到煙廠工藝部門檢測評價水平，而自動喂料補料攤薄系統(tǒng)在煙片振動分選系統(tǒng)中處于一個關鍵功能，它能進一步提升煙片生產(chǎn)檢測分析水平，提升檢測分析數(shù)據(jù)的有效可靠性。

自動喂料補料攤薄系統(tǒng)在現(xiàn)場應用情況表明該系統(tǒng)能滿足提升煙片振動分選系統(tǒng)的功能，能進一步提升煙廠卷煙生產(chǎn)和工藝檢測水平，實際應用效果優(yōu)良。

[1]波紋管稱重傳感器產(chǎn)品技術手冊[Z].TEDEA(美國)稱重設備系公司, 2011.

[2]稱重信號處理產(chǎn)品技術手冊[Z].TEDEA(美國)稱重設備系公司, 2011.

[3]煙片振動分選機技術標準[S].北京:國家煙草專賣局,2010.

[4]于長官.現(xiàn)代控制理論[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社,2005.

[5]煙片在線振動分選機技術手冊[Z].南京:大樹智能科技(南京)有限公司, 2011.

[6]西門子自動化產(chǎn)品技術手冊[Z].北京:西門子(中國)有限公司, 2010.