新型贮柜信息检测系统的研制

冉宝新

（河北白沙烟草有限责任公司，河北 石家庄 052165）

1 提出问题

自技改搬迁以来，我车间设备更新换代，自动化水平大大提高。但是贮柜信息不准确这一问题一直困扰着车间。据调查统计，贮柜信息准确率仅为50%左右。而公司的高级排产对贮柜信息准确率要求极高。因此，为保证高级排产的顺利进行，车间只能加强人力物力去修改不准确的贮柜信息，对生产效率造成了很大影响。

图1 贮柜照片

2 原因分析

为了寻找原因，小组对贮柜信息监测原理进行了分析。其中贮柜信息分为：由贮柜时间、贮柜状态、贮柜重量、出料进度显示组成。其中不准确的为贮柜状态和出料进度显示。

2.1 贮柜状态

贮柜状态信息是由三个光电管控制（见图2），光电管通光则认为无料，挡光则认为有料。在生产中我们经常发现，光电开关采用点状对射，对射距离较长，保养中的误碰、光电开关玻璃窗的灰尘都会引起光电管误检测的情况。一旦出现误检测，贮柜信息将会出现偏差。

2.2 出料进度显示

贮柜出料进度是由链节计数接近开关（见图 3）以及储柜皮带轴上四个金属螺丝控制，皮带轴转一圈接近开关检测到四个脉冲，控制系统计算脉冲个数大体计算储柜的皮带移动长度，进而近似算出出料的重量。

由于震动、松动等原因导致接近开关之间的距离超过了检测的最大距离，从而导致数据的丢失。

最终，问题的症结找到了，那就是检测原件误动作导致贮柜信息检测不准确。

3 提出并确定解决方案

小组运用“头脑风暴法”，从多个角度提出可供选择的意见和观点，并用亲和图加以归类、汇总，根据“亲和图”进行整理，归纳出三种方案，并对三种方案逐一进行分析论证。

3.1 采用以模拟量为基础的光栅检测系统

其思路为将现有的以开关量为基础的光电管和接近开关更换为以模拟量为基础的光栅。本方案具有技术成熟，简单实用的优点，其缺点为造价高，且存在故障风险。

3.2 安装皮带秤以重量来判断贮柜信息

本方案思路为入柜前和出柜后安装计量型电子皮带秤（见图4），以显示贮柜当前重量，其具有重量实时采集，显示直观的优点。其缺点为，造价高，实施难度大。为了进一步验证本方案，小组模拟了本方案的实施环境，跟踪调查了10批次不同牌号烟丝的入柜重量和调查了各牌号入柜情况，我们发现各品牌入柜重量差异较大且同一贮柜可入多种牌号，重量相差颇多，无法制定出统一的信息标准。因此，本方案不采用。

图2 光电管

图3 数链节接近开关

图4 电子皮带秤

3.3 基于程序运算的贮柜信息检测系统

其方案思路为不采用检测原件，通过程序运算来显示贮柜当前信息。其优点为：①程序运算相对稳定，不易受周围环境影响；②自主编辑，不用任何经济投入；③不需要检测原件，减少了故障点。缺点为：之前从未有厂家使用，暂无参考，编程难度较大。

根据前面的分析，小组对三个方案进行了综合分析，小组决定采用方案三，即基于程序运算的贮柜信息检测系统作为本次改造的最佳方案。

4 方案实施

4.1 实施一：储料状态范围划分

小组根据原光电管位置对新的临界点进行了计算，确定出料空、料满、有料的范围，实施后，小组对新的范围进行了验证，通过计算统计，理论计算值与实际值误差≤1 %，符合要求。

4.2 实施二：编辑运行状态判断条件

小组通过逻辑编程，分别确定了进料、储料、待料、出料的逻辑判断条件，并进行了验证，通过实验对比，理论与实际期望值同步率达100 %，实施二顺利完成。

4.3 实施三：出柜进度计算

第一步，确定公式，小组通过数学建模及积分运算，确定了出料进度计算公式，即储柜储料长度。

式中，A为50 hz频率时储柜的出完柜的时间；B为实际生产时的出柜频率和时间经积分后折算成50 hz出柜的时间。

第二步，参数采集。小组统计了底带以最快速度走完一圈的时间，即常数A，确定其为180 min。

在验证时，小组将实际生产频率带入公式，发现其误差均≤1 %，符合要求。

4.4 实施四：程序编译调试

为了保证离线编译的顺利进行，小组运用PDPC法对实施过程中可能遇到的问题进行了分析。通过PLC（可编程控制器）进行程序编辑以及实施后的检查，小组发现新程序编译错误为0个，实施四符合要求。

5 效果验证

实施完成后，小组对2012年9月～11月三个月内贮柜在新系统下的工作情况进行了跟踪调查，据统计贮丝柜信息正确率为100 %（见图5）。

图5 2012年9月～11月内贮柜在新系统下的工作情况

效益分析，本次改造，小组摒弃了光电管和数链接接近开关，则年可节约备件费用129 000元。

更为重要的是，当其他厂家还在使用各种检测原件时，我公司已采用了更为新颖的程序检测方式，100%准确的贮柜信息检测率，已使我公司处于行业内的最前沿。

6 结束语

通过改造，小组解决了“贮柜信息不准确”这一难题。并且本次改造摒弃了传统的检测方式，不再使用可能会出现误检测的外部器件，从而使信息检测正确率达到100 %，检测方式新颖，独创。储柜信息的准确使得储柜的自动化操作成为可能，为进一步提高分组加工下的自动化水平奠定了基础。

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