淺談制絲電子秤精度報警功能應用

張碧昕 湯文林 曾桔林 李瓊美

摘要：制絲車間多處使用電子秤，用于實現定量供料及流量監控等功能，但電子秤出錯導致稱重錯誤的問題時有發生，這將嚴重影響制絲過程的重要工序，甚至造成煙絲批次不合格。然而在批次生產過程中，無法判斷電子秤運行是否正常、精度是否準確，只有在該批次生產結束時通過累計量才能發現電子秤稱重值有誤，此時對該批次煙葉、煙絲已無補救措施。為此，必須對電子秤精度進行實時監控，當出現異常情況及時預警，防止影響煙絲質量，降低因電子秤精度不準確引起的煙葉、煙絲加工異常，提升制絲產品質量，提高設備對工藝的保障能力，從而提高卷煙煙絲品質。

關鍵詞：制絲，電子稱，精度，報警

隨著行業的競爭加劇，提高煙草的品質已是目前的重點發展方向。電子稱作為重要檢測設備，提升電子秤自動預警、自動防差錯能力已成為迫切的任務，把世界領先或行業領先的設備引入制絲生產線，為打造一流工廠、現代卷煙工廠打下堅實的基礎。電子秤在制絲車間被廣泛使用，主要包括控制秤、流量秤、摻配秤等，電子秤的正常運行對制絲車間的正常生產起著至關重要的作用，作為制絲車間重要的檢測設備，對實現煙絲滿足工藝標準生產，有著無可替代的作用。

制絲車間多處使用電子秤，用于實現定量供料及流量監控等功能，但電子秤出錯導致稱重錯誤的問題時有發生，這將嚴重影響制絲過程的加料、加香及摻配等重要工序，甚至造成煙絲批次不合格。然而在批次生產過程中，無法判斷電子秤運行是否正常、精度是否準確，只有在該批次生產結束時，通過累計量才能發現電子秤稱重值有誤，此時對該批次煙葉、煙絲已無補救措施。為及時發現電子秤的運行情況，必須對電子秤精度進行實時監控，當出現異常情況及時預警，防止影響煙絲質量。

在設計過程中，通過使用西門子的S7進行編程，使用profibus-DP實現電子秤CPU與主線CPU的數據通訊，操作界面（包括歷史趨勢圖、彈出的對話框、最大精度設置）使用上位WINCC進行編輯和實現。控制柜中PC裝置在接受由稱重傳感器傳來的重量信號和測速機構的速度信號后，通過CPU模塊運算，得出物料的瞬時流量、累計重量及電機控制等信號，從而完成電子秤的自動稱重和控制等功能。計量工作原理如下：

當物料通過皮帶秤輸送機計量段時，這一區段上的物料重量對稱重托輥產生壓力，稱重托輥將這個力作用到負荷傳感器上，此時傳感器輸出0mV～20mV正比于物料重量的電壓信號，該信號經放大成0V～10V電壓（或4-20mA電流）后送入輸入模塊，經A/D轉換后再送CPU模塊進行運算。同時隨著輸送機的不斷運轉，裝于驅動電機上的光電脈沖編碼器發出脈沖，每一個脈沖代表皮帶走過的距離。每當皮帶走過一個固定的距離ΔL，PC裝置完成一次重量、速度采樣工作。當物料通過皮帶秤后，PC裝置已采樣多次，PC將各次采樣值按下式累計即可得到累計重量W：

式中：

i—采樣脈沖；

Pi—計量段上物料重量；

L—計量段長；

ΔL—采樣間隔距離；

從上式中可以看出P/L即為皮帶每米上物料的重量，n為皮帶走過ΔL的段數，P/L·ΔL即為走過ΔL長度的重量，對n段重量求和即得累計重量W。

電子秤皮帶速度V可由下式求得：

式中：T為走過ΔL長度所需的時間，ΔL為采樣間隔。

現用電子秤使用多秤臺聯合監控功能要實現多秤臺聯合監控功能，每只傳感器的位置必需定位，與其對應的重量變送器也需對應。進料口方向的兩只傳感器SP1.1和SP1.2組成秤臺1，即應急秤1，出料口方向的兩只傳感器SP1.3和SP1.4組成秤臺2，即應急秤2，秤臺1和秤臺2合起來共同組成秤臺3。秤臺3為常規缺省秤，即運行秤。物料進來先經過秤臺1，再經過秤臺2。物料經過電子皮帶秤，3個秤臺會分別對其進行稱重并累計。

通過程序的修改和上位WINCC的改進，控制系統必須能實現對電子秤精度的實時監控，當精度偏差超過預設值時，一定時間后報警，并彈出相應對話框，提醒操作人員電子秤精度異常，是否采取停機操作，此時如果操作工在彈出的對話框中點擊“是”，執行電子秤的進料端設備停機，防止物料再次進入精度有誤的電子秤，點擊“否”，設備不停機，如果不做任何操作，設備在偏差開始后60S停止，停機后，有關人員對電子秤進行檢查，并處理驗證后再啟動設備。在整個設計過程中，必須做到畫面反映問題詳細清晰，方便操作，精度設定預置值可調，精度超過預設置彈出對話框的時間可調，精度的歷史趨勢在WINCC上可看到曲線。

通過STEP7編程，將秤臺1和秤臺2進行比較計算出電子秤精度值，及電子秤累計超差百分比（電子秤精度），實現對電子秤精度的實時監控。當實際精度與設定精度偏差時間達到40S時，對話框正常彈出，點擊停機按鈕測試，停機正常，所停設備正確，停止了相應電子秤后續供料，可防止電子秤精度錯誤時，物流繼續進入電子秤造成質量事故。點擊“否”設備不停機，此時操作人員可查看累計百分比超差設定值是否合理，并查看歷史趨勢曲線，看是否有必要停機，如果實時精度與歷史趨勢中的精度相差較大，停機后可安排電子秤維護人員對電子秤進行過碼，調零，確認無誤后再繼續運行設備。如果操作人員由于某些原因沒能及時發現所彈出的對話框，設備在電子秤精度偏差出現后60S停止，提高了設備的自動防差錯能力。

通過增加電子秤精度報警功能，降低了因電子秤精度不準確引起的煙葉、煙絲加工異常，提升制絲產品質量，提高設備對工藝的保障能力，從而提高卷煙煙絲品質，避免一些不必要的市場投訴，維護卷煙品牌的良好形象，提高了品牌的市場競爭力。

參考文獻：

[1]電子秤的設計與實現.劉紅，張東亮，周方，《自動化技術與應用》，2017.

[2]基于ADS1100的高精度電子秤設計與實現.郭志勇，《安徽工業大學學報（自然科學版）》，2010.

作者簡介：

張碧昕，1982年 男 漢族 云南玉溪 技術員 本科生 紅塔煙草（集團）有限責任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設備維護

湯文林，1987年 男 漢族 云南玉溪 助理工程師 本科生 紅塔煙草（集團）有限責任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設備維護

曾桔林，1992年 男 漢族 云南玉溪 助理工程師 本科生 紅塔煙草（集團）有限責任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：設備維護

李瓊美，1985年 女 彝族 云南玉溪 助理工程師 碩士研究生 紅塔煙草（集團）有限責任公司 玉溪卷煙廠 研究方向：電氣自動化 設備管理 信息化管理