1、重量控制系統培訓教材許昌煙機公司上海實甲電子科技有限公司一）系統構成 A)電子箱 B)主機速度檢測傳感器 C)重量使能控制器 D)三核源檢測裝置 E)劈刀位置檢測傳感器 F)重量控制執行機構 G)緊頭控制執行機構 H) PROFIBUS通訊 I)遠程診斷端口 J)采樣單元 K）剔除單元電子機箱電子機箱剔除采樣 Profibus遠程診斷主機速度信號軸編碼器重量使能煙條有無 快門控制重量信號劈刀位置傳感器重量控制劈刀上/下緊頭控制5001500us3540usAFEDCBKIHGJ一）系統構成框圖1電子箱系統A（機箱正面電路板布局） a 電源板1 b. 電源板2 c. 主機板3（工控機） d. P

2、rofibus通訊板4 e. 重量/緊頭 控制板5CPCI電源板24V電源板重量控制板通訊板profibus主機板電子箱正面示意圖x801x809x808x807x806x805x804x803x802電子箱背面示意圖電子箱系統A（機箱背面插頭布局） X801 X802 X803 X804 X807 X808 X809系統工作狀態圖1系統工作狀態圖22主機速度信號（軸編碼器） B(1) 軸編碼器在主機刀頭傳動箱后部安裝，與主機刀頭同速度(2) 軸編碼器：4支煙/圈1個同步周期信號，256個增量信號（占空比1：1）a.同步信號 Z （24V脈沖信號）b.增量信號 B（24V脈沖信號） c.通過X

3、802與電控箱相連 Z B 4 支煙/周期 256 個，占空比 1：1 3重量使能信號 C由主機PLC檢測煙條有無，當有煙條且機器達到高速啟動 狀 態 時 ， 通 過1A1K1向重量控制系統發出命令（觸點信號）a. 當重量不投入時，觸點閉合b. 當重量投入時，觸點斷開 C 通過X804與電子箱連接4快門控制與重量信號輸出D 該系統的信號檢測傳感器為一三核源傳感器 如右圖示： 核加熱器插頭a 快門及信源插頭b 快門指示燈c 煙條運動方向 快門及信源插頭 b 核加熱器插頭 a 煙條 快門指示燈c a. 為核源提供交流48V加熱電源（核源要求工作在60攝氏度），由機柜提供電源。 b.為核源快門提供2

4、4V控制電源及核源信號輸出 核源信號特性如右圖示 c.快門指示燈，當重量投入時快門指示燈C亮。 通過X807與電子箱連接 5001200us 15V 5劈刀位置傳感器E (1)該元件安裝于右圖示位置 (2)主要功能：檢測劈刀上/下運動位置及停機劈刀位置回設定位 (3)通過X803與電子箱相連 (4) 輸出信號 10V+10V模擬信號6重量控制部分 F該部分由電子箱發出控制信號（0有效），通過固態繼電器D1，D2與劈刀電機相連實現控制D1，D2安裝在主操作顯示屏后部操作臺內 通過X804與電子箱相連劈刀上行控制信號24V0V-+劈刀下行控制信號24V0V-+電子機箱+24VD1D2110V機柜提

5、供M0VD1、D2安裝在主操作顯示屏后部操作臺內重量控制部分原理圖7緊頭位置控制 G該部分由電子箱發出控制信號（高有效24V），通過固態繼電器與緊頭位置調整電機相連實現控制D3，D4安裝在主操作顯示屏后部操作臺內 通過X809與電子箱相連劈刀左調控制信號24V0V-+劈刀右調控制信號24V0V-+D3D4110V機柜提供M0VD3、D4安裝在主操作顯示屏后部操作臺內通過x809與電子箱相連電子機箱0V緊頭控制部分原理圖 8采樣輸出J 當系統需要進行采樣功能時，電子箱向主機發出采樣信號，與采樣剔除板相連，由采樣剔除板向采樣閥發出剔除信號 9剔除輸出 K當重量控制系統投入后，廢品功能打開（界面設置

6、ON），如重量控制系統中檢測到5種故障煙時（過輕、過重、軟點、硬點和輕煙端），向采樣剔除板發出剔除信號，由采樣剔除閥向剔除閥發出剔除信號10Profibus總線 H由電子箱內的Profibus總線通訊板、插頭和電纜構成，將重量控制系統與上位PLC及質量檢測系統相連，實現數據交換/通訊功能11遠程診斷功能I 在電子箱中的工控機主板上有一串行通訊口COM1，通過調制解調器與外電話線相連，機臺作為一被叫機。當系統出現問題時由主叫機（許昌煙機或上海實甲均可）呼叫被叫機實現主/被叫互訪，可將被叫機上的狀態/參數等傳輸到主叫機上。另外，主叫機可將正確的參數傳輸到被叫機上，從而排除被叫機故障。二）系統工作原

7、理 1 速度測量與顯示 主機速度測量有兩種形式 a.當無重量投入時，系統對軸編碼器的同步信號進行測頻，計算出機器速度（支/分），這時由于干擾等因素，速度的顯示精度不太高（-2%+2%內變化），通過Profibus送入人機界面系統顯示 b.當重量投入時，系統對軸編碼器的增量信號進行測頻，計算出機器速度（支/分），這時速度的測量顯示精度較高（-1%+1%內變化）2重量測量與控制 軸編碼器同步信號為4支煙/圈 重量測量與控制原理： 重量測量原理框圖如上圖所示。圖中放射源的放射性線束穿過煙條后，通過電離室產生與煙條重量密度相對應的電流信號，再經差轉電路轉換為對應的電壓信號，經VF變換為脈寬調制信號,其

8、低電平脈沖寬度代表重量密度，密度越高寬大越大，密度越低，寬度越小。高電平脈寬基本恒定，約為3545us。VF變換器在變換過程中由于是等面積積分取樣，有效的濾除了電干擾并對局部煙絲密度進行了均衡處理。 系統對此信號進行測量，并代入重量計算模型，在煙支定位功能劃分下，計算出煙支段重量及煙支重量。 在重量控制上，根據卷煙機組滯后（劈刀至核源支煙的滯后，不同規格的煙支有差別）、煙絲離散的特點，采用（約滯后量的一半）支煙的平均值作為一次控制的測量值，與輸入的目標重量比較，以決定修整器是否調整與調整方向。 在控制算法上采用目前先進的自適應算法以不斷修正系統執行機構響應函數；在自適應算法的基礎上，以提前量修

9、正控制以消除滯后帶來的影響，以避免重量的超調，以精控器及適當控制阻尼以避免煙支重量平均過程中的超調及震蕩。 根據輸入的廢品判別門限，從而判別出煙支中有無硬點、軟點、輕煙端，以及是否為過重、過輕煙以進行剔除。 3緊頭測量與控制 緊頭測量控制原理：在重量測量過程中，通過煙支定位功能把測量的煙絲密度歸整對應為毫米密度，從而得到煙支密度分布曲線，對此密度分布曲線進行處理得到緊頭位置。通過個雙煙支、支煙處理得到平均緊頭位置。 緊頭位置采用先進的計算模型及誤差分析模型和控制算法使緊頭位置控制精度高，響應速度快。 控制方法如下：在原調整裝置旁增加一電機/連接板/帶輪/同步帶與原調整裝置相連實現自動控制。 三

10、）參數設置及運行調試 1）首次上電及檢查 2）狀態調整 3）參數設置及運行調整1 首次上電 a. 檢查電子機箱連接插頭X801，X802，X803，X804，X807，X808，X809及總線插頭 b. 檢查電子機箱后電源開關（置開后） c. 觀察機箱第一塊電源板指示燈是否為綠（綠正常），該電源板為系統提供+3.3V, +5V和12V電源（電子箱風扇供電） d. 觀察機箱第二塊電源板+15V, -15V, +24V指示燈是否為亮（亮正常），如不亮請用萬用表測量板下部測試端電壓是否正常 a. 觀察重量板上+15V和+24V指示燈是否正常（亮正常） b. 觀察重量板“煙條”指示燈是否亮（亮表示無煙

11、條），當無重量使能信號時，該指示燈必須亮，否則系統不能進入工作狀態 c. 觀察Profibus通訊板上綠燈是否亮，綠燈閃爍表示已與PLC和人機界面通訊，否則不正常2）軸編碼器信號檢查及位置調整 軸編碼器信號檢查： 手動盤動刀頭，觀察重量板同步、增量指示燈和“測試點”菜單中指示脈沖的狀態，盤動刀頭時，增量指示脈沖閃亮，刀頭盤到一圈后，界面指示脈沖翻轉。 不正常時檢查信號插頭及連線。 軸編碼器的安裝： 在首次軸編碼器安裝、更換及拆動以后，需要對軸編碼器零位進行安裝調整。軸編碼器起始零點位置的調整情況，直接影響緊頭測量控制的結果；在劈刀為三槽時也影響內、外排重量測量值。 調整要求： 使切刀切煙位置與

12、軸編碼器同步脈沖前沿位置對齊。 調整方法： 首先手動盤動刀頭，使刀頭上的切刀正好處于切煙位置，保持此位置不變。 松開軸編碼器的固定螺釘，在操作界面上調出“重量控制系統”的“測試點”項，一個人慢慢轉動軸編碼器，另一個人在操作界面的“測試點”項觀察“指示脈沖”的顯示狀態，當“指示脈沖”-狀態發生變化時（由LOW到HIGH或HIGH到LOW），停止轉動并鎖定軸編碼器。然后再次盤動刀頭，觀察當切刀到達切煙位置時，“指示脈沖”是否變化，如果不變化，說明位置不對，需再次調整軸編碼器位置，直到盤動刀頭切刀到切煙位置，“指示脈沖”發生翻轉為止。B）緊頭起始位置調整 緊頭起始位置及零點的調整，直接影響到緊頭的測

13、量、控制精度與控制范圍。在首次軸編碼器安裝、更換及拆動以后，需進行此項調整。 此調整必須在軸編碼器零點調整完成后進行。 起始位置調整方法： 按照機械調試手冊，將兩劈刀的槽口與切刀調到實際煙支的緊頭位置。 斷開緊頭控制與劈刀盤的機械聯接，手動轉動緊頭控制電機，使其轉動到底（轉不動為止）。 回轉圈半左右，此時緊頭位置在調整范圍的中間。把緊頭控制與劈刀盤進行機械聯接并鎖定。C）位移傳感器信號檢查與安裝調整 信號檢查： 萬用表打到20V直流電壓測量檔，探頭分別插入重量板上“0V”與“劈刀”測試孔，測量電壓。 逐漸改變位移傳感器，觀察電壓應在05V的范圍變化。 如不變化，檢查X804插頭的M和S端是否有

14、10V的電壓變化。1：如有變化，檢查X804與機箱的連接，或更換重量板；2：不變化，檢查與位移傳感器的連線、插頭，各點電壓及信號是否正常，或更換位移傳感器。 安裝調整： 旋轉劈刀手柄將劈刀調到正常工作位置，松開位置傳感器鎖緊螺釘上下慢慢移動 同時觀察人機界面“13測試點” “劈刀位置”電壓值為0V左右時鎖緊螺釘。D）劈刀電機轉向調整 劈刀電機方向調整包括停機時劈刀回“啟動位置”的電機方向調整，以及開機時的重量控制電機方向調整。二者都決定重量是否能自動控制。 停機時“啟動位置”調整方法： 進入“重量參數”設定菜單，“啟動位置”設置為127。 進入“狀態設定”菜單，“重量控制”選為“”。 進入“測

15、試點”菜單，此時位置電壓顯示值應為：左右。 進入“重量參數”設定菜單，“啟動位置”設置為240。 進入“測試點”菜單，此時位置電壓顯示值應為：-8.9左右。 進入“重量參數”設定菜單，“啟動位置”設置為10。 進入“測試點”菜單，此時位置電壓顯示值應為：9.2左右。 在設置后觀察：當劈刀向一個方向調整，電壓變化方向錯誤時，盡快把重量控制改為“OFF”，將D1/D2交流控制端的輸出調換。 如果“啟動位置”分別設置為“240”及“10”，位置電壓變化方向相同，但電壓數值達不到要求時，說明位移傳感器零點沒有調整，應重新調整零點。 劈刀電機控制輸出檢查調整方法： 在上述調整完成后，將機臺內重量控制固態

16、繼電器D1/D2的負控制端與電子機箱脫開 分別加電子機箱的0V；觀察劈刀是否動作且與要求相同（D1加0V上調/D2加0V下調）。 如果不正常，與設計技術人員聯系，予以解決。E）緊頭電機轉向調整 將機臺內重量控制固態繼電器D3/D4的正控制端與電子機箱脫開 分別加電子機箱的+24V；觀察劈刀是否與要求同（D3加24V左調/D4加24V右調） 否者將D3/D4交流控制端的輸出調換。核源信號控制檢查調整： 上電后觀察重量信號指示燈是否微亮（正脈沖占空比小）。 觀察核源快門指示燈，在無“重量使能”時應不亮。如不正常：檢查重量板快門控制輸出信號是否為24V，1、不是24V，進入“測試點”菜單，觀察“煙條

17、檢測”指示狀態與“快門”狀態是否為“綠”，是“綠”，“重量使能”信號或極性出錯；不為“綠”，重量板快門控制故障，更換重量板。2、是24V，核源快門控制極性或指示燈接反，予以更改（還應進行下面的信號檢查，以最終確定）。 用示波器探頭點到重量信號測試孔，對重量信號進行周期測量：此時周期應為1200US左右，正脈沖寬度約為40US。在核源過煙孔插入一煙條到檢測位置，此時周期應不變。 如示波器檢查周期為600US且插入煙條，信號變化至9001400US，”測試點“菜單中“煙條檢測”指示狀態與“快門”狀態為“紅”，說明快門控制極性接反，須更改。 把X804插頭拔掉，觀察：“測試點”菜單中“煙條檢測”指示

18、狀態與“快門”狀態應為“綠”。 此時核源指示燈應“亮”，用示波器探頭點到重量信號測試孔，對重量信號進行周期測量：此時周期應為600US左右，正脈沖寬度約為40US。在核源過煙孔插入一煙條到檢測位置，此時周期應為：9001400US。 快門指示燈不亮，檢查快門控制輸出是否為“低”？1：為24V，重量板快門控制輸出出錯，更換重量板；2：為“低”，檢查連接導線。運行調試 A）進入“重量控制”- “07狀態設定”- “02重量控制” 置OFF-“05緊頭跟蹤”置OFF “重量停機”置OFF。 B）進入“重量參數設置”- “目標重量”設為850MG- “校準斜率”設為13 -“校準調整”設置為0。 C）

19、將“09參數設置2” “啟動位置”設為127 進入“10參數設置3”- “煙條長度”設為實際煙條長度值，如64或其它。 E）開機觀察記錄“煙支重量”值 ， “煙絲分布”圖形 重量控制參數的校準設置方法：重量校準方法：每次抓20支煙進行秤重，記錄下稱重重量值及界面顯示重量值，重復10次。計算稱重及顯示重量10次的平均值，某次的記錄值與平均值偏差太大，舍去后再重新進行一次稱重。計算稱重單煙支的平均重量（稱重平均值/20）。計算：零點差值=稱重平均煙支重量顯示重量平均值。進入“重量參數”設定菜單，對菜單中“重量調整”參數進行設置，使顯示的“校準調整”的值與計算得到的零點差值相等（符號也要相同）。零點

20、差值為正時，“重量調整”輸入正值，為負輸入負值。重量校準后，重量零點參數不要輕易改變。重量控制調整方法：重量校準后進行多次20支煙稱重，計算生產煙支是否達到要求。如果生產煙支偏重，進入“重量參數設置”菜單，減小“目標重量”的設置值，偏輕則增大。每次改變量以2MG，逐步達到要求為好。緊頭控制參數的校準設置方法： 此調整必須在緊頭前緊頭起始位置調整結束后進行。 進入“狀態設定”采單，“緊頭跟蹤”選擇為“”。 進入“廢品參數”菜單2中，“緊頭調整”參數設置為“0”。 卷煙機進行生產。 進入“煙絲分布”界面，觀察緊頭曲線的最大點是否在顯示中間零點位置（水平刻度64MM處）左右小范圍變化。 如不在零位，

21、則適當多次改變“緊頭調整”參數設定值，使曲線緊頭位置在零位。設置值的大小約為緊頭曲線最大點與零點位置之差（MM）。 進入“狀態設定”采單，“緊頭跟蹤”選擇為“N”。使緊頭控制進入自動狀態。四）故障診斷及信號檢查 1）電源系統檢查按照前述電源板測試進行。 2）PROFIBUS通訊板按照前述。 3）重量/緊頭控制板：根據面板測試孔，檢查重量信號（5V脈沖信號）/同步信號（5V脈沖信號） /增量信號（5V脈沖信號） /位置傳感器信號（0-5V直流電壓） 4）上述信號如不正常請先檢查軸編碼器/核源/位置傳感器輸出信號如正常表明重量板壞，反之對應更換軸編碼器/核源/位置傳感器。五）人機界面（重量/緊頭控

22、制） 重量參數11）目標重量：需要生產的煙支重量值，在重量自動控制時，改變此參數可調整生產的煙支重量。不同廠家/品牌/不同長度規格均不同；應根據用戶的標準設置。2）重量調整：校準顯示重量的零點，使顯示重量與實際重量相等（設定方式前述）。3）校準調整：由“重量調整”自動產生的值。4）校準斜率：用于調整重量測量與控制響應速度的參數。常規設置為：13。5）啟動位置：煙支標準重量下的劈刀位置。重量控制情況下，在停機或上電時，控制系統控制劈刀自動回到此位置。啟動位置參數的設置方法：在連續生產煙支重量達到要求時，進入01重量報告菜單，讀取顯示的“劈刀”平均電壓值，根據附表查到對應的“啟動位置”數值，進行設

23、置。6）增量調整：用于補償軸編碼器同步與刀頭的零點位置差。在軸編碼器機械安裝校準后，此值為：1。7）放射源至修整器煙條數：核源至劈刀的距離，用整煙條數作單位。8）修整器滯后：重量控制門限。當實際重量與目標重量的偏差的絕對值大于該值時，重量開始控制。9）掃描器噪聲補償：用于修正由于核源的隨機誤差，對重量測量標準偏差的影響。10）煙條長度：不帶嘴的煙條實際長度。人機界面（重量/緊頭控制）廢品參數2-1設置1）廢品重量低限：此參數作為過輕煙支的判別門限，煙支重量與目標重量之差小于此門限時，判定為過輕煙。廢品功能打開時有效。用戶設定。2）廢品重量高限：此參數作為過重煙支的判別門限，煙支重量與目標重量之

24、差大于此門限時，判定為過重煙。廢品功能打開時有效。用戶設定。4）質量范圍：暫不使用。5）軟點限度：檢查煙支中是否有空松時的判別門限，煙支中某段平均重量（每MM重量）相對于煙支平均重量（每MM重量）變化的百分比，小于此門限時是軟點煙。參數數值是百分數。計算公式：（段平均重量煙支平均重量）/煙支平均重量6）硬點限度：檢查煙支中是否有結塊時的判別門限，煙支中某段平均重量（每MM重量）相對于煙支平均重量（每MM重量）變化的百分比，大于此門限時是硬點煙。其它與軟點限度相同。7）輕煙端限度：檢查煙支兩端是否有空松的判別門限，其它與軟點限度相同。8）廢品門增量殘余：核源至廢品剔除閥之間距離除以煙條長度后的余數，以增量脈沖個數表示，每支煙有64個增量脈沖，廢品門增量殘余=余數64，注意：余數