ZJ19E型卷接機電控系統主要功能芻議

高 俊，楊曉亞

1.陜西中煙工業公司寶雞卷煙廠，陜西寶雞 721013 2.寶雞石油機械有限責任公司，陜西寶雞 721002

煙草制造業是自動化生產水平非常高的行業，它對設備的自動化程度及可靠性有著非常高的要求。長期以來，國內卷煙廠對高檔高速機組的需求一直依靠進口解決，國內煙草機械生產廠家也是以引進國外技術進行仿制生產為主，其中不少技術與產品相對落后或已被國外淘汰。中國電子科技集團27所與許昌煙草機械等公司合作對ZJ19卷接機組電氣控制系統進行升級改造，開發出具有自主知識產權的ZJ19E電控系統。ZJ19E電控系統以工業控制計算機和PLC為核心，采用先進的現場總線技術能夠在8 000～10 000支煙/分生產條件下，實現煙支卷接過程的自動控制和機組實時運行狀態的監控，同時完成煙支重量控制、煙支質量在線檢測等功能。

1 ZJ19E重量控制系統

其突出特點就是采用了高精度A/D采樣技術并以DSP進行數字信號處理，簡化系統硬件組成并以軟件完成主要功能。數字信號處理器DSP是在模擬信號變換成數字信號以后進行高速實時處理的專用處理器。利用DSP系統可在機組高速運行的狀態下（單支煙及增量脈沖周期最短分別可達6ms和46.8μs），完成單支煙的重量計算，以及單支煙的重量檢測以實現超重、超輕、竹節煙支和緊頭密度故障煙支的檢測、剔除與計數統計（包括采樣）等原有MAID-N系統的所有功能。除此之外，ZJ19E的重量控制系統還新增了以下一些新功能和特點。

1.1 煙支緊頭位置自動跟蹤

這樣可以在一定程度上減少煙支空頭率。其響應速度較快（可在64支煙內完成判斷）。并可通過人機界面的選擇，實現6槽或3槽劈刀的控制。

1.2 煙支緊頭位置曲線的顯示和緊頭位置手動校準

無論軸編碼器的初始相位如何，通過手動校準都能夠準確地補償初相位的偏差，從而省去了煩瑣的初相位對位過程，提高了系統使用的靈活性。

1.3 劈刀電機、緊頭電機加電時間、重量緩沖長度、重量采樣長度的調整功能

本系統劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加電時間可以通過人機界面在0ms～255ms范圍內調節并可以改變計算煙支平均重量的煙支數。用戶可根據現場實際情況調整以上參數，直到達到最佳控制效果。此功能可以進一步提高系統的響應速度，并防止形成“震蕩”。

1.4 系統診斷和測試功能

在人機界面的硬件診斷頁面，可對系統在動態過程中的一些由外部或內部信號異常進行顯示和告警；并可通過人機界面上的有關按鈕開關對執行器件如劈刀、放射源快門及剔除閥進行靜態測試，提高了系統的可維修性。

1.5 煙支重量分布圖

根據此圖可以直觀地看出煙支重量的分布情況，從而能夠直觀地對重量控制系統的控制效果有一個直接的反映。此外，系統還增加了煙支重量分布趨勢圖以及煙支標準偏差的顯示

2 ZJ19E煙支質量檢測系統

煙支質量檢測系統的主要作用就是檢測煙支質量，并將不合格煙支剔除，其目的是保證最終生產的卷煙滿足產品質量要求。

ZJ19E煙支質量檢測系統采用負壓（也可根據用戶選擇采用正壓檢測）、紅外光電檢測原理，由高性能PIC單片機（哈佛流水線操作、內含A/D轉換、EPROM、RAM等）為控制核心，采用現場可編程邏輯器件（FPGA）進行電路設計，主要由軟件完成計算、控制與通訊。大大簡化了電路設計，縮小了設備體積并能方便直觀地完成控制系統的參數設置和數據顯示，系統可靠性也得到了進一步的提高。系統能夠完成煙支稀釋度、空頭和端部故障檢測和計數；雙倍煙支高速剔除，包括盤紙拼接、水松紙拼接、缺嘴煙支檢測和剔除；廢品剔除站高速剔除；采樣剔除站高速剔除等功能。

與原系統相比ZJ19E煙支質量檢測系統還新增了以下功能：煙支稀釋度和空頭曲線。系統能夠在人機界面上顯示內外排煙支稀釋度和空頭曲線，便于用戶觀察和故障判斷。壞封口定位功能，能夠檢測鼓輪上的橡皮封口長期使用會變形或磨損，以至于影響檢測效果。系統能夠通過新增的定位脈沖采用軟件方法判斷出壞封口所在的具體位置，并在人機界面上直觀地指示出來，方便了用戶檢修。

3 ZJ19E人機界面

ZJ19E電控系統的人機界面主要完成機組控制參數的設置、運行狀態的顯示以及對機組工作點進行故障診斷、功能測試，其內容豐富，界面友好直觀，這將極大提高對機組運行過程的監控功能，便于煙廠用戶的使用和設備維護、管理。其主要由西門子工業控制計算機、液晶顯示器、觸摸屏、視頻信號分頻器組成，ZJ19E電控系統的人機界面具有以下功能及特點。

3.1 InTouch組態軟件的運用

Wonderware公司率先推出第一套基于Windows的監控組態軟件Intouch，獲得巨大的成功。監控組態軟件具有通用性好、擴展性強等特點。使用組態軟件縮短了人機界面的研制周期，便于系統升級。

3.2 西門子工控機

西門子工控機具有結構緊湊、高度集成、穩定可靠等特性，并具有網絡連接功能。其獨有的懸掛硬盤解決了振動對硬盤讀寫的影響。

3.3 雙屏顯示

為了便于操作人員觀察機組運行狀態和操作，在卷煙機臺和接裝機出煙口處分別安裝了兩臺顯示器和觸摸屏，電控系統控制參數的設置、顯示頁面的選擇可以同時實現；人機界面還能夠顯示機組故障信息，并計時統計，取代并完善了故障顯示器的功能。

[1]張爾建.網絡技術在卷煙廠設備控制層的應用[J].設備管理與維修，2010(1).

[2]任煒，馮麗輝，許勝善.煙支松頭檢測裝置的研發與實現[J].重慶工學院學報：自然科學版，2007(10).

[3]馬學成.ZJ15機組煙支調頭結構改進[J].煙草科技，1998(3).