自動喂料補料攤薄系統在煙片振動分選系統的研究

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）

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

自動喂料補料攤薄系統具有自動喂料、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和自動喂料補料攤薄系統簡介

1.1 煙片振動分選系統

煙片振動分選系統是煙廠工藝部分用來評價檢測卷煙生產水平質量的核心檢測分析系統。該系統通過五層振動篩網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工藝質量水平。

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

圖1 煙片振動分選系統整體布局圖

1.2 自動喂料補料攤薄系統

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

該系統主要由變頻喂料皮帶、步進輸送皮帶、皮帶稱重系統、軟件分析系統、回料系統構成。系統是一個閉環控制系統，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場生產線上。圖2為自動喂料補料攤薄系統框架圖。

圖2 自動喂料補料攤薄系統框架圖

1.3 皮帶稱重系統

皮帶稱重系統在自動喂料補料攤薄系統具有重要作用，它能實時將稱重數據傳送給軟件系統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、網絡傳送系統等構成。

2 自動喂料補料攤薄系統的原理與實現

2.1 系統運行構成

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

軟件計算控制系統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的功能要求。

圖3 自動喂料補料攤薄系統框架結構圖

2.2 系統運行原理

自動喂料補料攤薄系統是一個閉環控制系統。軟件計算控制系統實時采集皮帶稱重信號、步進速度、變頻數值，通過計算分析實時調整輸出步進速度、變頻數值、啟停信號，來閉環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，并達到系統采樣總重量的要求。

喂料皮帶、步進皮帶根據軟件控制系統輸出的速度控制值、啟停信號，同步協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運行完成后，自動喂料補料系統會將剩余的煙片回送到現場生產流水線上。

2.3 系統軟件控制實現

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

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

控制系統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調節器根據以上數據和工程經驗控制系數來實時整定步進給定速度、變頻給定速度，直到滿足控制系統的稱重總重量值、均勻攤薄要求。

2.4 系統實際應用

自動喂料補料攤薄系統能滿足煙片振動分選系統的功能要求。該系統滿足均勻喂料、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檢測分析的性能，提高檢測分析數據的可靠有效性。

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

圖4 自動喂料補料系統現場應用效果圖

3 結論

煙片振動分選系統是煙廠卷煙生產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在煙片振動分選系統中處于一個關鍵功能，它能進一步提升煙片生產檢測分析水平，提升檢測分析數據的有效可靠性。

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

[1]波紋管稱重傳感器產品技術手冊[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.現代控制理論[M].哈爾濱工業大學出版社,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]西門子自動化產品技術手冊[Z].北京:西門子(中國)有限公司, 2010.