ZJ19E型卷接机电控系统主要功能刍议

高 俊，杨晓亚

1.陕西中烟工业公司宝鸡卷烟厂，陕西宝鸡 721013 2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡 721002

烟草制造业是自动化生产水平非常高的行业，它对设备的自动化程度及可靠性有着非常高的要求。长期以来，国内卷烟厂对高档高速机组的需求一直依靠进口解决，国内烟草机械生产厂家也是以引进国外技术进行仿制生产为主，其中不少技术与产品相对落后或已被国外淘汰。中国电子科技集团27所与许昌烟草机械等公司合作对ZJ19卷接机组电气控制系统进行升级改造，开发出具有自主知识产权的ZJ19E电控系统。ZJ19E电控系统以工业控制计算机和PLC为核心，采用先进的现场总线技术能够在8 000～10 000支烟/分生产条件下，实现烟支卷接过程的自动控制和机组实时运行状态的监控，同时完成烟支重量控制、烟支质量在线检测等功能。

1 ZJ19E重量控制系统

其突出特点就是采用了高精度A/D采样技术并以DSP进行数字信号处理，简化系统硬件组成并以软件完成主要功能。数字信号处理器DSP是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器。利用DSP系统可在机组高速运行的状态下（单支烟及增量脉冲周期最短分别可达6ms和46.8μs），完成单支烟的重量计算，以及单支烟的重量检测以实现超重、超轻、竹节烟支和紧头密度故障烟支的检测、剔除与计数统计（包括采样）等原有MAID-N系统的所有功能。除此之外，ZJ19E的重量控制系统还新增了以下一些新功能和特点。

1.1 烟支紧头位置自动跟踪

这样可以在一定程度上减少烟支空头率。其响应速度较快（可在64支烟内完成判断）。并可通过人机界面的选择，实现6槽或3槽劈刀的控制。

1.2 烟支紧头位置曲线的显示和紧头位置手动校准

无论轴编码器的初始相位如何，通过手动校准都能够准确地补偿初相位的偏差，从而省去了烦琐的初相位对位过程，提高了系统使用的灵活性。

1.3 劈刀电机、紧头电机加电时间、重量缓冲长度、重量采样长度的调整功能

本系统劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加电时间可以通过人机界面在0ms～255ms范围内调节并可以改变计算烟支平均重量的烟支数。用户可根据现场实际情况调整以上参数，直到达到最佳控制效果。此功能可以进一步提高系统的响应速度，并防止形成“震荡”。

1.4 系统诊断和测试功能

在人机界面的硬件诊断页面，可对系统在动态过程中的一些由外部或内部信号异常进行显示和告警；并可通过人机界面上的有关按钮开关对执行器件如劈刀、放射源快门及剔除阀进行静态测试，提高了系统的可维修性。

1.5 烟支重量分布图

根据此图可以直观地看出烟支重量的分布情况，从而能够直观地对重量控制系统的控制效果有一个直接的反映。此外，系统还增加了烟支重量分布趋势图以及烟支标准偏差的显示

2 ZJ19E烟支质量检测系统

烟支质量检测系统的主要作用就是检测烟支质量，并将不合格烟支剔除，其目的是保证最终生产的卷烟满足产品质量要求。

ZJ19E烟支质量检测系统采用负压（也可根据用户选择采用正压检测）、红外光电检测原理，由高性能PIC单片机（哈佛流水线操作、内含A/D转换、EPROM、RAM等）为控制核心，采用现场可编程逻辑器件（FPGA）进行电路设计，主要由软件完成计算、控制与通讯。大大简化了电路设计，缩小了设备体积并能方便直观地完成控制系统的参数设置和数据显示，系统可靠性也得到了进一步的提高。系统能够完成烟支稀释度、空头和端部故障检测和计数；双倍烟支高速剔除，包括盘纸拼接、水松纸拼接、缺嘴烟支检测和剔除；废品剔除站高速剔除；采样剔除站高速剔除等功能。

与原系统相比ZJ19E烟支质量检测系统还新增了以下功能：烟支稀释度和空头曲线。系统能够在人机界面上显示内外排烟支稀释度和空头曲线，便于用户观察和故障判断。坏封口定位功能，能够检测鼓轮上的橡皮封口长期使用会变形或磨损，以至于影响检测效果。系统能够通过新增的定位脉冲采用软件方法判断出坏封口所在的具体位置，并在人机界面上直观地指示出来，方便了用户检修。

3 ZJ19E人机界面

ZJ19E电控系统的人机界面主要完成机组控制参数的设置、运行状态的显示以及对机组工作点进行故障诊断、功能测试，其内容丰富，界面友好直观，这将极大提高对机组运行过程的监控功能，便于烟厂用户的使用和设备维护、管理。其主要由西门子工业控制计算机、液晶显示器、触摸屏、视频信号分频器组成，ZJ19E电控系统的人机界面具有以下功能及特点。

3.1 InTouch组态软件的运用

Wonderware公司率先推出第一套基于Windows的监控组态软件Intouch，获得巨大的成功。监控组态软件具有通用性好、扩展性强等特点。使用组态软件缩短了人机界面的研制周期，便于系统升级。

3.2 西门子工控机

西门子工控机具有结构紧凑、高度集成、稳定可靠等特性，并具有网络连接功能。其独有的悬挂硬盘解决了振动对硬盘读写的影响。

3.3 双屏显示

为了便于操作人员观察机组运行状态和操作，在卷烟机台和接装机出烟口处分别安装了两台显示器和触摸屏，电控系统控制参数的设置、显示页面的选择可以同时实现；人机界面还能够显示机组故障信息，并计时统计，取代并完善了故障显示器的功能。

[1]张尔建.网络技术在卷烟厂设备控制层的应用[J].设备管理与维修，2010(1).

[2]任炜，冯丽辉，许胜善.烟支松头检测装置的研发与实现[J].重庆工学院学报：自然科学版，2007(10).

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