一種漸進式皮帶秤控制方法

廖曉寧

（四川中煙工業有限責任公司成都卷煙廠，成都 610000）

1 設備工藝流程

煙草制絲設備大量通過皮帶秤來進行流量控制。皮帶秤達到設定流量響應時間約為12s，而后續設備如加料潤葉機、烘絲機、加香機由零控制到滿量程穩定控制時間為60～150s。在此期間會造成潤葉前期加料量不足、烘絲機物料干頭、加香機前期加香量不足，最終造成加料加香總量不足，造成瞬時精度不達標及總體精度不合格，需要通過后期修正完成。秤稱重結構原理分析：電子皮帶秤：秤上物料重量M×秤皮帶速度S×常數K=瞬時流量。具體的工藝流程如圖1所示。

圖1 設備工藝流程

2 原控制方式

通過生產線啟動，皮帶秤收到流量信號，秤上無重量，即在PID控制下皮帶秤電機以最高頻率50Hz高速運行，皮帶秤會在12s后打到滿設定量秤。期間限量管高速拉空，喂料機會根據皮帶秤的頻率自動按比例調整提升帶速度，造成供給能力不足或供給補償過量，造成喂料機拉空或者堵塞。同時，后續加香加料設備的需要60～150s才能達到穩定的滿量程控制。最終，瞬時精度在響應空白期不達標，造成最后總體精度不合格，加香加料需要進行補償修正。原始控制方式如圖2所示，原始控制方式響應如圖3所示。

3 漸進式皮帶秤控制方式

現設計一種漸進式皮帶秤，使皮帶秤的響應時間漸進到加香加料響應時間，使加香加料機有足夠的響應時間處理物料，以保證瞬時加香加料精度及總體加香、加料精度，其主要控制方法如圖4所示。

圖2 原始控制方式

圖3 原始控制方式響應

圖4 漸進式皮帶秤控制方法

（1）線啟動，皮帶秤收到設定流量后，通過自帶的PLC控制，空電子皮帶秤以生產時恒定頻率20Hz低速運行,不受PID控制，保障后續物料的供給及時穩定。同時，為避免中途物料斷料停車等異常情況，加入批次初次啟動判定系統，既線系統第一次啟動才啟動低頻恒速控制；非初次初次啟動將按照原始模式啟動皮帶秤。以解決啟動期間限量管高速拉空，喂料機供給能力不足，造成喂料機拉空或者喂料機供給能力加速補償過量，造成落料器堵塞。

（2）在皮帶秤出現動態重量后轉入漸進控制方式。皮帶秤由稱重傳感器接收重量信號=秤上物料重量M+秤皮重（零點信號），及接收重量信號＞秤皮重（零點信號）判定秤上物料進入稱重傳感區。根據下游設備響應性能測試確定參數：響應精度參數可調0.2～1s；響應時間參數可調45～150s。例如：6000kg/h流量，后續加香設備響應時間經測試為60s，以0.5s脈沖（根據精度可以設置為0.2～1s）為單位，設定流量（kg）/可調響應時間（s）×響應精度參數=可調響應梯度（6000kg/60s×0.5s=50kg）通過自帶的PLC控制，以加料設備可調響應時間60s為長度，將當前控制瞬時流量=為當前流量+可調響應梯度，以0.5s為單位脈沖累加。以漸進的方式實現皮帶秤的斜坡運行，每500m/s設定流量增加50kg，并在60s后達到設定滿量程6000kg控制，同時，加香設備同步響應梯度逐步調節變頻器頻率達到滿量程加香。通過延長秤響應時間以適應后續工藝設備的響應。

（3）通過設計，以參數的方式加入程序設定流量可調，可調響應時間，可調響應精度，或者關閉該功能。當響應時間參數調整為0時，系統將自動關閉該功能，以滿足工藝及對比測試等具體要求。

4 實際效果

實際運行效果檢驗，該精度指標CPK值由1.0提升至3.0，徹底避免了因為響應時間不同而造成的瞬時精度在響應空白期的不達標。經過試驗，在相似批次的情況下，使用原控制方式不加修正，瞬時精度為85%，總體精度合格率為79%。創新設計控制方式不加修正，加香加料設備瞬時精度達標100%及總體精度合格100%。試驗證明，該創新電子皮帶秤斜坡功能可以有效避免響應時間及斷料造成的精度超標，提升加香均勻性。

5 推廣范圍

在資金成本方面，該設計相比以往設計中投入巨大的資金成本對主機設備（提升加香加料機響應時間）進行技改，只進行電子秤單機改造，投入的成本大大降低。在設備原理方面，通過創新思維，降低高響應設備——皮帶秤的響應時間等待低響應的主機設備（加香加料機等），最終達到響應時間基本同步的目的，基本清除響應空白時間。