ZJ19E型卷接機(jī)電控系統(tǒng)主要功能芻議

高 俊，楊曉亞

1.陜西中煙工業(yè)公司寶雞卷煙廠，陜西寶雞 721013 2.寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721002

煙草制造業(yè)是自動(dòng)化生產(chǎn)水平非常高的行業(yè)，它對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度及可靠性有著非常高的要求。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)卷煙廠對(duì)高檔高速機(jī)組的需求一直依靠進(jìn)口解決，國(guó)內(nèi)煙草機(jī)械生產(chǎn)廠家也是以引進(jìn)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行仿制生產(chǎn)為主，其中不少技術(shù)與產(chǎn)品相對(duì)落后或已被國(guó)外淘汰。中國(guó)電子科技集團(tuán)27所與許昌煙草機(jī)械等公司合作對(duì)ZJ19卷接機(jī)組電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ZJ19E電控系統(tǒng)。ZJ19E電控系統(tǒng)以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和PLC為核心，采用先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠在8 000～10 000支煙/分生產(chǎn)條件下，實(shí)現(xiàn)煙支卷接過(guò)程的自動(dòng)控制和機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)完成煙支重量控制、煙支質(zhì)量在線檢測(cè)等功能。

1 ZJ19E重量控制系統(tǒng)

其突出特點(diǎn)就是采用了高精度A/D采樣技術(shù)并以DSP進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬件組成并以軟件完成主要功能。數(shù)字信號(hào)處理器DSP是在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)以后進(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的專用處理器。利用DSP系統(tǒng)可在機(jī)組高速運(yùn)行的狀態(tài)下（單支煙及增量脈沖周期最短分別可達(dá)6ms和46.8μs），完成單支煙的重量計(jì)算，以及單支煙的重量檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)超重、超輕、竹節(jié)煙支和緊頭密度故障煙支的檢測(cè)、剔除與計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)（包括采樣）等原有MAID-N系統(tǒng)的所有功能。除此之外，ZJ19E的重量控制系統(tǒng)還新增了以下一些新功能和特點(diǎn)。

1.1 煙支緊頭位置自動(dòng)跟蹤

這樣可以在一定程度上減少煙支空頭率。其響應(yīng)速度較快（可在64支煙內(nèi)完成判斷）。并可通過(guò)人機(jī)界面的選擇，實(shí)現(xiàn)6槽或3槽劈刀的控制。

1.2 煙支緊頭位置曲線的顯示和緊頭位置手動(dòng)校準(zhǔn)

無(wú)論軸編碼器的初始相位如何，通過(guò)手動(dòng)校準(zhǔn)都能夠準(zhǔn)確地補(bǔ)償初相位的偏差，從而省去了煩瑣的初相位對(duì)位過(guò)程，提高了系統(tǒng)使用的靈活性。

1.3 劈刀電機(jī)、緊頭電機(jī)加電時(shí)間、重量緩沖長(zhǎng)度、重量采樣長(zhǎng)度的調(diào)整功能

本系統(tǒng)劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加電時(shí)間可以通過(guò)人機(jī)界面在0ms～255ms范圍內(nèi)調(diào)節(jié)并可以改變計(jì)算煙支平均重量的煙支數(shù)。用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整以上參數(shù)，直到達(dá)到最佳控制效果。此功能可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并防止形成“震蕩”。

1.4 系統(tǒng)診斷和測(cè)試功能

在人機(jī)界面的硬件診斷頁(yè)面，可對(duì)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中的一些由外部或內(nèi)部信號(hào)異常進(jìn)行顯示和告警；并可通過(guò)人機(jī)界面上的有關(guān)按鈕開(kāi)關(guān)對(duì)執(zhí)行器件如劈刀、放射源快門及剔除閥進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，提高了系統(tǒng)的可維修性。

1.5 煙支重量分布圖

根據(jù)此圖可以直觀地看出煙支重量的分布情況，從而能夠直觀地對(duì)重量控制系統(tǒng)的控制效果有一個(gè)直接的反映。此外，系統(tǒng)還增加了煙支重量分布趨勢(shì)圖以及煙支標(biāo)準(zhǔn)偏差的顯示

2 ZJ19E煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)

煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的主要作用就是檢測(cè)煙支質(zhì)量，并將不合格煙支剔除，其目的是保證最終生產(chǎn)的卷煙滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。

ZJ19E煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)采用負(fù)壓（也可根據(jù)用戶選擇采用正壓檢測(cè)）、紅外光電檢測(cè)原理，由高性能PIC單片機(jī)（哈佛流水線操作、內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換、EPROM、RAM等）為控制核心，采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（FPGA）進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，主要由軟件完成計(jì)算、控制與通訊。大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，縮小了設(shè)備體積并能方便直觀地完成控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)可靠性也得到了進(jìn)一步的提高。系統(tǒng)能夠完成煙支稀釋度、空頭和端部故障檢測(cè)和計(jì)數(shù)；雙倍煙支高速剔除，包括盤紙拼接、水松紙拼接、缺嘴煙支檢測(cè)和剔除；廢品剔除站高速剔除；采樣剔除站高速剔除等功能。

與原系統(tǒng)相比ZJ19E煙支質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)還新增了以下功能：煙支稀釋度和空頭曲線。系統(tǒng)能夠在人機(jī)界面上顯示內(nèi)外排煙支稀釋度和空頭曲線，便于用戶觀察和故障判斷。壞封口定位功能，能夠檢測(cè)鼓輪上的橡皮封口長(zhǎng)期使用會(huì)變形或磨損，以至于影響檢測(cè)效果。系統(tǒng)能夠通過(guò)新增的定位脈沖采用軟件方法判斷出壞封口所在的具體位置，并在人機(jī)界面上直觀地指示出來(lái)，方便了用戶檢修。

3 ZJ19E人機(jī)界面

ZJ19E電控系統(tǒng)的人機(jī)界面主要完成機(jī)組控制參數(shù)的設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)的顯示以及對(duì)機(jī)組工作點(diǎn)進(jìn)行故障診斷、功能測(cè)試，其內(nèi)容豐富，界面友好直觀，這將極大提高對(duì)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程的監(jiān)控功能，便于煙廠用戶的使用和設(shè)備維護(hù)、管理。其主要由西門子工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、液晶顯示器、觸摸屏、視頻信號(hào)分頻器組成，ZJ19E電控系統(tǒng)的人機(jī)界面具有以下功能及特點(diǎn)。

3.1 InTouch組態(tài)軟件的運(yùn)用

Wonderware公司率先推出第一套基于Windows的監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch，獲得巨大的成功。監(jiān)控組態(tài)軟件具有通用性好、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。使用組態(tài)軟件縮短了人機(jī)界面的研制周期，便于系統(tǒng)升級(jí)。

3.2 西門子工控機(jī)

西門子工控機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、高度集成、穩(wěn)定可靠等特性，并具有網(wǎng)絡(luò)連接功能。其獨(dú)有的懸掛硬盤解決了振動(dòng)對(duì)硬盤讀寫(xiě)的影響。

3.3 雙屏顯示

為了便于操作人員觀察機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和操作，在卷煙機(jī)臺(tái)和接裝機(jī)出煙口處分別安裝了兩臺(tái)顯示器和觸摸屏，電控系統(tǒng)控制參數(shù)的設(shè)置、顯示頁(yè)面的選擇可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)；人機(jī)界面還能夠顯示機(jī)組故障信息，并計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)，取代并完善了故障顯示器的功能。

[1]張爾建.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在卷煙廠設(shè)備控制層的應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修，2010(1).

[2]任煒，馮麗輝，許勝善.煙支松頭檢測(cè)裝置的研發(fā)與實(shí)現(xiàn)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007(10).

[3]馬學(xué)成.ZJ15機(jī)組煙支調(diào)頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].煙草科技，1998(3).