一種漸進(jìn)式皮帶秤控制方法

廖曉寧

（四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠，成都 610000）

1 設(shè)備工藝流程

煙草制絲設(shè)備大量通過皮帶秤來進(jìn)行流量控制。皮帶秤達(dá)到設(shè)定流量響應(yīng)時(shí)間約為12s，而后續(xù)設(shè)備如加料潤葉機(jī)、烘絲機(jī)、加香機(jī)由零控制到滿量程穩(wěn)定控制時(shí)間為60～150s。在此期間會(huì)造成潤葉前期加料量不足、烘絲機(jī)物料干頭、加香機(jī)前期加香量不足，最終造成加料加香總量不足，造成瞬時(shí)精度不達(dá)標(biāo)及總體精度不合格，需要通過后期修正完成。秤稱重結(jié)構(gòu)原理分析：電子皮帶秤：秤上物料重量M×秤皮帶速度S×常數(shù)K=瞬時(shí)流量。具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 設(shè)備工藝流程

2 原控制方式

通過生產(chǎn)線啟動(dòng)，皮帶秤收到流量信號(hào)，秤上無重量，即在PID控制下皮帶秤電機(jī)以最高頻率50Hz高速運(yùn)行，皮帶秤會(huì)在12s后打到滿設(shè)定量秤。期間限量管高速拉空，喂料機(jī)會(huì)根據(jù)皮帶秤的頻率自動(dòng)按比例調(diào)整提升帶速度，造成供給能力不足或供給補(bǔ)償過量，造成喂料機(jī)拉空或者堵塞。同時(shí)，后續(xù)加香加料設(shè)備的需要60～150s才能達(dá)到穩(wěn)定的滿量程控制。最終，瞬時(shí)精度在響應(yīng)空白期不達(dá)標(biāo)，造成最后總體精度不合格，加香加料需要進(jìn)行補(bǔ)償修正。原始控制方式如圖2所示，原始控制方式響應(yīng)如圖3所示。

3 漸進(jìn)式皮帶秤控制方式

現(xiàn)設(shè)計(jì)一種漸進(jìn)式皮帶秤，使皮帶秤的響應(yīng)時(shí)間漸進(jìn)到加香加料響應(yīng)時(shí)間，使加香加料機(jī)有足夠的響應(yīng)時(shí)間處理物料，以保證瞬時(shí)加香加料精度及總體加香、加料精度，其主要控制方法如圖4所示。

圖2 原始控制方式

圖3 原始控制方式響應(yīng)

圖4 漸進(jìn)式皮帶秤控制方法

（1）線啟動(dòng)，皮帶秤收到設(shè)定流量后，通過自帶的PLC控制，空電子皮帶秤以生產(chǎn)時(shí)恒定頻率20Hz低速運(yùn)行,不受PID控制，保障后續(xù)物料的供給及時(shí)穩(wěn)定。同時(shí)，為避免中途物料斷料停車等異常情況，加入批次初次啟動(dòng)判定系統(tǒng)，既線系統(tǒng)第一次啟動(dòng)才啟動(dòng)低頻恒速控制；非初次初次啟動(dòng)將按照原始模式啟動(dòng)皮帶秤。以解決啟動(dòng)期間限量管高速拉空，喂料機(jī)供給能力不足，造成喂料機(jī)拉空或者喂料機(jī)供給能力加速補(bǔ)償過量，造成落料器堵塞。

（2）在皮帶秤出現(xiàn)動(dòng)態(tài)重量后轉(zhuǎn)入漸進(jìn)控制方式。皮帶秤由稱重傳感器接收重量信號(hào)=秤上物料重量M+秤皮重（零點(diǎn)信號(hào)），及接收重量信號(hào)＞秤皮重（零點(diǎn)信號(hào)）判定秤上物料進(jìn)入稱重傳感區(qū)。根據(jù)下游設(shè)備響應(yīng)性能測(cè)試確定參數(shù)：響應(yīng)精度參數(shù)可調(diào)0.2～1s；響應(yīng)時(shí)間參數(shù)可調(diào)45～150s。例如：6000kg/h流量，后續(xù)加香設(shè)備響應(yīng)時(shí)間經(jīng)測(cè)試為60s，以0.5s脈沖（根據(jù)精度可以設(shè)置為0.2～1s）為單位，設(shè)定流量（kg）/可調(diào)響應(yīng)時(shí)間（s）×響應(yīng)精度參數(shù)=可調(diào)響應(yīng)梯度（6000kg/60s×0.5s=50kg）通過自帶的PLC控制，以加料設(shè)備可調(diào)響應(yīng)時(shí)間60s為長度，將當(dāng)前控制瞬時(shí)流量=為當(dāng)前流量+可調(diào)響應(yīng)梯度，以0.5s為單位脈沖累加。以漸進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)皮帶秤的斜坡運(yùn)行，每500m/s設(shè)定流量增加50kg，并在60s后達(dá)到設(shè)定滿量程6000kg控制，同時(shí)，加香設(shè)備同步響應(yīng)梯度逐步調(diào)節(jié)變頻器頻率達(dá)到滿量程加香。通過延長秤響應(yīng)時(shí)間以適應(yīng)后續(xù)工藝設(shè)備的響應(yīng)。

（3）通過設(shè)計(jì)，以參數(shù)的方式加入程序設(shè)定流量可調(diào)，可調(diào)響應(yīng)時(shí)間，可調(diào)響應(yīng)精度，或者關(guān)閉該功能。當(dāng)響應(yīng)時(shí)間參數(shù)調(diào)整為0時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉該功能，以滿足工藝及對(duì)比測(cè)試等具體要求。

4 實(shí)際效果

實(shí)際運(yùn)行效果檢驗(yàn)，該精度指標(biāo)CPK值由1.0提升至3.0，徹底避免了因?yàn)轫憫?yīng)時(shí)間不同而造成的瞬時(shí)精度在響應(yīng)空白期的不達(dá)標(biāo)。經(jīng)過試驗(yàn)，在相似批次的情況下，使用原控制方式不加修正，瞬時(shí)精度為85%，總體精度合格率為79%。創(chuàng)新設(shè)計(jì)控制方式不加修正，加香加料設(shè)備瞬時(shí)精度達(dá)標(biāo)100%及總體精度合格100%。試驗(yàn)證明，該創(chuàng)新電子皮帶秤斜坡功能可以有效避免響應(yīng)時(shí)間及斷料造成的精度超標(biāo)，提升加香均勻性。

5 推廣范圍

在資金成本方面，該設(shè)計(jì)相比以往設(shè)計(jì)中投入巨大的資金成本對(duì)主機(jī)設(shè)備（提升加香加料機(jī)響應(yīng)時(shí)間）進(jìn)行技改，只進(jìn)行電子秤單機(jī)改造，投入的成本大大降低。在設(shè)備原理方面，通過創(chuàng)新思維，降低高響應(yīng)設(shè)備——皮帶秤的響應(yīng)時(shí)間等待低響應(yīng)的主機(jī)設(shè)備（加香加料機(jī)等），最終達(dá)到響應(yīng)時(shí)間基本同步的目的，基本清除響應(yīng)空白時(shí)間。