PROTOS-M5微波測量傳感器原理分析

（廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 廈門 361022）

PROTOS-M5微波測量傳感器原理分析

林星星

（廈門煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 廈門 361022）

為深入了解PROTOS-M5重量控制系統(tǒng)的原理，通過對其微波測量傳感器的原理進(jìn)行分析，分別從硬件結(jié)構(gòu)、電氣原理、數(shù)據(jù)處理以及校準(zhǔn)進(jìn)行原理性闡述。

微波測量傳感器；MIDAS；PROTOS-M5；重量控制

1 硬件結(jié)構(gòu)

微波測量傳感器由微波模塊、MTC-2計算機卡和電壓處理卡構(gòu)成，與其他測量傳感器單元組合安裝在機器上。微波測量傳感器的信號通過CAN總線傳遞到傳感器服務(wù)器，再通過PROFIBUS總線傳遞給PROSOT-M5控制系統(tǒng)的PC（PLC）中。

2 電氣原理

在測量傳感器內(nèi)由高頻發(fā)生器發(fā)射6GHz，功率為100mW左右的微波信號，根據(jù)煙條段煙絲密度的不同，由檢測電路測得的微波接收信號也隨之變化，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換并進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算后得到煙條段的密度傳送給重量控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。

微波測量傳感器在測量管無煙條和其他雜物時可獲得一固有頻率曲線，當(dāng)機器開始運行生產(chǎn)時，可獲得實測頻率曲線，煙條中的煙絲越少，頻率曲線約接近固有頻率曲線。

圖1 微波測量傳感器測量原理

圖2 煙條密度測量信號處理示意圖

圖3 MSP校準(zhǔn)微波測量傳感器原理

微波測量傳感器在前后道煙條上測量煙絲密度，并把測量的值發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而得知煙條段實際重量是否與預(yù)設(shè)的額定重量相符合，當(dāng)煙條段實際重量與預(yù)設(shè)的額定重量不相符合時，通過AMK伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動電機向上或向下調(diào)整吸絲帶的位置使得實際重量盡量接近額定重量。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 信號基準(zhǔn)

微波測量傳感器在處理傳感器信號時以PROTOS-M5的時鐘脈沖作為信號基準(zhǔn)。時鐘脈沖是PROTOS-M5的伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生與煙支有關(guān)的測量所需的時鐘脈沖CCP（即切割脈沖）。CCP與切刀刀架的煙支切割同步，每兩個CCP之間有1000個INC脈沖。

3.2 信號采集

煙條的密度由微波測量傳感器每隔一個增量（INC）測量一次。得出的密度曲線數(shù)據(jù)如（圖2中D1）。圖中顯示的煙條相當(dāng)于一個雙倍長煙條段脈沖采集的長度。所采集的測量值由微波測量傳感器計算機卡進(jìn)行處理，供重量調(diào)節(jié)和建立煙支橫截面曲線使用。

3.3 處理結(jié)果

根據(jù)雙倍長煙條段的密度值（圖2中D2）計算出平均煙支橫截面的數(shù)值，得出的平均煙支橫截面不是整個地發(fā)送給傳感器服務(wù)器（SES）而始終是每個INC時鐘脈沖只發(fā)送幾個值。（每個煙條段取62個測量值）根據(jù)測得的密度值，結(jié)合煙支規(guī)格等參數(shù)通過控制系統(tǒng)計算可得煙條段的重量，從而獲得重量控制的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 校準(zhǔn)

4.1 校準(zhǔn)緣由

一個微波測量傳感器牌號參數(shù)組取決于煙條段重量、煙絲水分、煙條段長度以及測量傳感器或煙絲的特性等的牌號參數(shù)。改變煙條段重量、煙絲水分或煙條段長度時，必須生成一個新的參數(shù)組，由此保證最佳的測量。因為微波測量傳感器的測量精度會隨著時間推移出現(xiàn)下降，所以微波測量傳感器牌號參數(shù)僅在一定的時間內(nèi)有效，之后必須生成一個新的微波測量傳感器牌號參數(shù)組，圖文顯示界面上會出現(xiàn)“MIDAS需要保養(yǎng)”的黃色信息提示，此時需用重新校準(zhǔn)微波測量傳感器。

4.2 校準(zhǔn)原理

微波傳感器的校準(zhǔn)主要是利用制造廠家提供的服務(wù)軟件MSP進(jìn)行。校準(zhǔn)原理如圖3所示。

利用MSP軟件，分別收集微波測量傳感器在測量管為空腔（即機器未生產(chǎn)）和機器生產(chǎn)時的微波信號，根據(jù)煙支牌號規(guī)格（煙絲類型、水分、溫度、設(shè)計重量等）的相關(guān)參數(shù)優(yōu)化計算得出最新的參數(shù)組。

4.3 校準(zhǔn)效果

通過校準(zhǔn)過程，可使微波測量傳感器測得的未校準(zhǔn)的粗略數(shù)據(jù)通過參數(shù)校準(zhǔn)斜率和偏量與實際的煙支重量相匹配。

結(jié)語

隨著全國卷煙工業(yè)企業(yè)陸續(xù)引進(jìn)PROTOS-M5高速卷煙設(shè)備，對于新裝備新技術(shù)的消化吸收勢在必行。在了解新設(shè)備電氣控制原理的基礎(chǔ)上，針對設(shè)備的日常維修和維護(hù)保養(yǎng)就會更得心應(yīng)手。

[1]高宏亮，高潔，杜勁松，李晉.煙支重量微波檢測系統(tǒng)的分析與設(shè)計.制造業(yè)自動化，2010（07）.

TN95 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

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