基于DSP的煙支重量控制技術研究

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量管理的重視程度越來越高，現(xiàn)階段常用的PASSIM型卷煙機在對于煙支重量的控制上有很大的不足，與此同時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)的相關設計進行介紹。從軟件、硬件的設計，到電路控制與設計，再到整個系統(tǒng)的控制與設計進行全面的分析，以此來實現(xiàn)煙支成品率的提升，實現(xiàn)對煙支重量的精準把控。

【關鍵詞】DSP;卷煙機;重量控制;煙支

在卷煙機的控制系統(tǒng)中，煙支的重量控制系統(tǒng)是十分重要的，這一系統(tǒng)主要負責對煙支重量進行監(jiān)控，通過對抽樣數(shù)據(jù)進行分析之后，來實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的反饋，進而改變煙絲的消減量，來幫助煙支重量進行調節(jié)并對存在缺陷的煙支進行剔除。由此可見，煙支重量控制系統(tǒng)的性能會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)采用的卷煙機都具有著一定的缺陷，導致整個生產(chǎn)過程的監(jiān)管無法有效開展，下面將對DSP系統(tǒng)進行介紹，為煙支的生產(chǎn)提供指導。

1、現(xiàn)階段卷煙機存在的問題

現(xiàn)階段我國采用的卷煙機一般為PASSIM 型高速卷煙機，這一類型的卷煙機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)的響應速度過慢，同時系統(tǒng)的運行不穩(wěn)定，對于存在缺陷的煙支無法及時識別并剔除，降低了成品率。其次，硬件設備安裝和使用較為復雜，由于存在著較多的接口，導致整個系統(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)絡通信功能，這就導致很多的數(shù)據(jù)無法被收集和分析，對于企業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)管無法起到促進作用，同時也不利于控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線的自主調節(jié)，導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，當煙支進入諧振腔數(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)進行處理和轉換，利用ADC模塊轉換的導向對應的密度數(shù)字量，完成對煙支重量的測算。其次，系統(tǒng)會利用CPA1和CPA3共同作用，來對脈沖信號進行捕捉，進而計算出煙支的平均質量。通過將平均質量與設定值量進行比較，來實現(xiàn)對煙絲數(shù)量進行全面的調控，以此來實現(xiàn)對煙支重量的改變，隨后將質量偏差過大的煙支進行剔除，清除掉缺陷煙支。最后，通過使用CAN總線和網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，將煙支的重量數(shù)據(jù)進行收集與整理，進而實現(xiàn)對整個煙支生產(chǎn)過程的全面控制。

3、系統(tǒng)硬件設備的設計

3.1數(shù)據(jù)采集接口電路設計

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備，利用這一電路實現(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)進行強化，再將信號傳輸給ADC模塊進行數(shù)據(jù)的轉換。通過這一電路，加入了二階濾波器和一級放大器，能夠實現(xiàn)對信號質量的改善和增強，實現(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進行控制，通過調節(jié)電機來實現(xiàn)對劈刀高度的調節(jié)，進而調節(jié)煙絲的消減量，對煙支的重量進行更加精準的控制。這一電路主要包含劈刀電機、脈沖分配器與功率放大器三部分組成，劈刀電機采用三相反應式步進電機，脈沖分配器則利用控制信號來實現(xiàn)對劈刀電機的控制，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合，提升電機的工作性能。

3.3 CAN總線接口電路

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

4、系統(tǒng)軟件設計

首先，對于數(shù)據(jù)采集子程序而言，要利用DSP的捕獲單元和轉換模塊的相互配合來進行工作，通過控制脈沖的數(shù)量來對煙的生產(chǎn)數(shù)量進行控制，并利用CAP1和CAP3來對同步脈沖進行捕獲，實現(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)學模型進行準確的掌握，只需要事先建立起一個與煙支重量有關的查詢表。在實際的控制過程中，需要先進行煙支重量的采樣，隨后對其進行重量偏差的分析，通過查詢表就能夠求解出劈刀電機的精確轉數(shù)，與劈刀子程序建立起聯(lián)系，進而實現(xiàn)對劈刀電機的準確控制。最后，劈刀位置的控制子程序需要對劈刀位置、劈刀電機的轉向、劈刀電機的轉動步數(shù)進行控制即可，這些數(shù)據(jù)則通過與其他的子程序相互聯(lián)系而得到，進而利用其它子程序實現(xiàn)對整個劈刀過程的精準掌控，提高煙支的成品率降低缺陷煙支數(shù)量。

結語：

本文對新型的DSP煙支重量控制系統(tǒng)進行了相關的介紹，并對其工作原理和硬件軟件的設計進行了相關闡述，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，促進煙支生產(chǎn)過程的高效開展。

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