淺談影響單支卷煙重量控制精度的分析與探討

劉友

【摘 要】 現(xiàn)在使用卷接設備煙支重量控制系統(tǒng)存在著（1）煙支重量超標（2）煙支重量離散大（標準偏差、離散系數(shù)超標）（3）空頭率高，為減少煙支空頭增加煙支平均重量使得消耗增加（4）內(nèi)外排煙支重量差異大等問題。

【關(guān)鍵詞】 單支卷煙重量控制精度分析探討

1. 影響控制精度的因素分析

控制精度的偏差除了與設備的自身狀況、現(xiàn)場使用與維護等有很大關(guān)系，具體來說，以下多種因素均會對控制精度造成影響。

1.1原輔材料

煙絲質(zhì)量的優(yōu)劣對卷煙質(zhì)量有很大影響，優(yōu)質(zhì)的煙絲柔軟綿長，卷制的煙支不但外觀、透氣度良好，很少有空頭產(chǎn)生，而且單支平均重量偏差可以控制在20mg以內(nèi)，重量控制精度相對較高，很少出現(xiàn)不合格的超重、偏輕或竹節(jié)煙。而劣質(zhì)的煙絲除碎、短外，還摻雜有不少附加物，使煙絲發(fā)干、硬，卷制的煙支透氣度差、空頭多，最重要的是使供絲不均勻，極容易產(chǎn)生超重、偏輕或竹節(jié)煙。

1.2供絲系統(tǒng)

供絲系統(tǒng)有兩部分需要速度調(diào)整：（1）提升帶速度。（2）大梳理鼓速度。

提升帶是靠變頻器驅(qū)動，具體原理是根據(jù)計量室里的煙絲團高低，由PLC控制變頻器，調(diào)整提升帶速度。在機器全速運行時，若探測到煙絲團高，則提升帶低于機器速度的25%運行。反之，則高于機器速度的25%運行。提升帶的調(diào)整不能平滑過渡，因此易造成煙絲團的過高或過低。雖然該信號在PLC程序內(nèi)做了延時處理，但僅使用兩個傳感器檢測煙絲團，檢測不夠精確，易造成供絲不均。

大梳理鼓由機械傳動驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速由無級變速器調(diào)整。它的檢測裝置是回絲振槽上的角度探測器。根據(jù)回絲量的高低，角度探測器輸出相應的電壓信號到PLC，PLC據(jù)此控制無級變速器電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，來完成調(diào)整大梳理鼓速度的過程，使回絲量維持在25%左右。

以上兩部分的不穩(wěn)定，均可能會引起煙條內(nèi)的煙絲密度不均勻，從而造成劈刀調(diào)節(jié)超量，使煙支重量偏差變大。

1.3放射源部分

放射源是煙支密度的檢測機構(gòu)。如果放射源不能正常工作，將會直接影響到煙支重量的計算精度。衡量放射源是否正常的重要參數(shù)是IO（放射源強度）、IS（泄漏值）。在使用重量控制系統(tǒng)前，都要進行SU檢查，以獲取正確的IO、IS值，煙支重量計算的數(shù)學模型如下：

I=IS+（IO-IS）e-KW

其中，I為有煙條通過時放射源輸出的電流，K為與校準重量有關(guān)的變量，W為煙支的重量。由上式可看出，如果生產(chǎn)過程中IO、IS值有波動，則定會使煙支重量計算出現(xiàn)偏差，造成IO、IS、I值不穩(wěn)定 。

1.4煙支同步信號（ECP脈沖）

重量控制系統(tǒng)另一關(guān)鍵信號是由同步輪產(chǎn)生的ECP脈沖。在該系統(tǒng)中它不僅反映煙支生產(chǎn)速度，更重要的作用是為重量計算提供一個時間基準。一個ECP脈沖周期內(nèi)相對應的煙條重量即為單支煙重量。因此，如果因同步輪上接近開關(guān)位置安裝不合適、接近開關(guān)異常而產(chǎn)生丟失脈沖現(xiàn)象，或者ECP脈沖上存在干擾，則定會引起煙支重量的計算偏差，從而使劈刀產(chǎn)生不正確的動作，產(chǎn)生過輕、過重煙支。

1.5緊頭位置

在通常情況下，煙支緊頭部分密度為10%左右，緊頭寬度約占一支煙長的1/4，若按一支煙重800mg計算，則煙支緊頭部分的重量增加值△W為：

△W=800×10%/4=20mg

由于劈刀盤運轉(zhuǎn)是靠機械傳動、皮帶輪驅(qū)動完成的，因此極易引起緊頭位置偏移。對于六槽劈刀而言，緊頭位置偏移不會引起內(nèi)/外排煙支的重量偏差量，但目前大多數(shù)煙廠為了節(jié)約煙絲而采用三槽劈刀，因此如果緊頭位置發(fā)生偏移，即切刀切口不是在煙條緊頭的中間部分，而是偏向了一邊，那么緊頭部分的重量將會造成雙長煙中的一支過輕、一支過重，從而使內(nèi)/外煙支的重量偏差增大。

1.6使用與維護不當

正確的操作和及時的維護，是重量控制系統(tǒng)正常工作的保證，很多故障是由于操作人員的不正確使用造成的。

1.6.1參數(shù)設置不合適

該系統(tǒng)有許多參數(shù)會對控制精度造成影響，如顯示器維修頁面中的“高死區(qū)”、“低死區(qū)”、“控制1”等參數(shù)?！案咚绤^(qū)”、“低死區(qū)”是劈刀動作的門限值，“控制1”為重量積分常數(shù)，即計算重量時每組的煙支數(shù)。這些參數(shù)的設置將直接影響到劈刀的動作頻度與煙支的平均重量值。

1.6.2不使用自動IO測量功能

自動IO測量功能對因放射源的正常變化引起的強度改變的補償很重要，并能反映放射源的工作狀態(tài)。如果自動IO測量結(jié)果超限，則系統(tǒng)會通過控制面板上的IO報警指示燈報警。如果關(guān)掉了此項功能，那么一旦IO值發(fā)生變化，將直接影響到重量計算的精確度。

1.7系統(tǒng)本身設計的不完善之處

1.7.1緊頭位置調(diào)整

劈刀盤由主傳動機構(gòu)加皮帶輪驅(qū)動，極易引起緊頭位置的偏移。緊頭位置的調(diào)整是通過機身上的旋紐手動調(diào)節(jié)，效果不理想，無法保證及時的調(diào)整緊頭位置。實際上是起不到調(diào)整的作用的。

1.7.2劈刀電機控制：

在現(xiàn)場我們會經(jīng)常注意到，劈刀電機運轉(zhuǎn)頻繁，調(diào)整量太大。這是因為劈刀加電時間太長引起的。因為劈刀的控制是一種滯后響應，前面檢測的煙支不合格，后面生產(chǎn)的煙支未必就不合格，因此劈刀大幅度上下運動極易造成超調(diào)現(xiàn)象，從而增大煙支的重量偏差。

2. 解決方法探討

2.1供絲系統(tǒng)改進

大梳理鼓時刻跟蹤主機速度，克服原系統(tǒng)調(diào)整慢、不夠平滑等缺點，提高供絲均勻度。大梳理鼓的驅(qū)動可采用電子齒輪控制。電子齒輪是一種伺服控制技術(shù)，電機與主機的速度匹配參數(shù)可任意設置，伺服控制器根據(jù)軸編碼器的反饋量來時刻調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速。這樣可以確保原提升帶控制中煙絲團的檢測僅采用兩個光電開關(guān)，檢測點太少。因此，可適當多增加幾個檢測點，采用多點綜合檢測的方法較為合理。

2.2放射源供電及溫度控制改進

放射源直流供電部分應采用單獨供電，從而減少電源線上不必要的干擾。另外從放射源輸出的電壓信號也要經(jīng)濾波處理后才能送到模擬接口板，這樣即使信號上有干擾也可以將其濾掉。我公司已開發(fā)了一套解決這一問題的電路板，經(jīng)在多家煙廠使用情況看，能完全消除干擾脈沖，凈化放射源輸出的電壓信號。

放射源的溫度控制建議利用卷煙機上的溫控器來控制、顯示放射源溫度。這樣使溫度控制變得直觀、方便，同時又可減少因信號長距離傳輸帶來的干擾。

2.3改進劈刀控制方式

前面提到原系統(tǒng)中沒有劈刀加電時間調(diào)整功能，建議對其原有軟件進行修改。新型重量系統(tǒng)（CHWC-I型）中吸取了原PSSIM70、新80型的設計優(yōu)點，增加了新型的人機界面系統(tǒng)，所有重量控制系統(tǒng)的參數(shù)均可通過人機界面設置。劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加電時間可以0—255ms調(diào)節(jié)。用戶可根據(jù)現(xiàn)場實際情況隨意調(diào)整各參數(shù)，直到達到最佳控制效果。

2.4增加緊頭自動調(diào)整功能

根據(jù)重量控制系統(tǒng)計算的緊頭位置偏差量來控制緊頭調(diào)整電機。該功能可以完成緊頭位置的在線實時跟蹤與調(diào)整，確保切口位于煙條的緊頭中間位置，從而避免因緊頭位置偏移而引起的重量偏差過大。新型重量控制系統(tǒng)（CHWC-I型）中已具備這種功能，目前也同樣在ZJ19E機組上使用。在實際的生產(chǎn)中對原先的機型改造主要是從卷接機劈刀控制方式和增加緊頭自動調(diào)整功能進行改進的。

2.5正確使用和維護

正確的操作和及時的維護，是重量控制系統(tǒng)正常工作的保證。各參數(shù)的設置應根據(jù)機器狀況、原附材料的情況、控制效果等現(xiàn)場調(diào)整，自動IO測量功能、重量校準功能一定要使用，這樣才能保證重量控制精度。在使用中如果發(fā)現(xiàn)IO報警燈亮，這一般是因放射源導管上的鈦鉑片松動、破裂或?qū)Ч軆?nèi)有碎片等引起的，操作人員應該及時維護。清理導管時宜使用較軟的毛刷，切莫使用較硬的工具，以免損傷鈦鉑片。

綜上所述，單支卷煙重量控制精度是一個復雜、系統(tǒng)的過程，需要我們在實際生產(chǎn)工作中不斷地進行探索與研究，使卷煙單支重量控制精度逐步的完善，滿足生產(chǎn)工藝的要求。

（作者單位：河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠）