基于DSP的煙支重量控制技術研究

張小宏 吳寧 張士光

【摘 ?要】隨著我國煙草行業生產的不斷規范，各大煙草制造商對于煙草質量管理的重視程度越來越高，現階段常用的PASSIM型卷煙機在對于煙支重量的控制上有很大的不足，與此同時還有著很高的故障率。為了改變這一現狀，提出了一種新型的煙支重量控制系統，下面將針對這一控制系統的相關設計進行介紹。從軟件、硬件的設計，到電路控制與設計，再到整個系統的控制與設計進行全面的分析，以此來實現煙支成品率的提升，實現對煙支重量的精準把控。

【關鍵詞】DSP;卷煙機;重量控制;煙支

在卷煙機的控制系統中，煙支的重量控制系統是十分重要的，這一系統主要負責對煙支重量進行監控，通過對抽樣數據進行分析之后，來實現對控制系統的反饋，進而改變煙絲的消減量，來幫助煙支重量進行調節并對存在缺陷的煙支進行剔除。由此可見，煙支重量控制系統的性能會直接影響煙支的生產效率。現階段我國大部分煙草生產企業采用的卷煙機都具有著一定的缺陷，導致整個生產過程的監管無法有效開展，下面將對DSP系統進行介紹，為煙支的生產提供指導。

1、現階段卷煙機存在的問題

現階段我國采用的卷煙機一般為PASSIM 型高速卷煙機，這一類型的卷煙機在使用過程中其煙支重量控制系統存在著較多的問題，首先現有的控制系統的響應速度過慢，同時系統的運行不穩定，對于存在缺陷的煙支無法及時識別并剔除，降低了成品率。其次，硬件設備安裝和使用較為復雜，由于存在著較多的接口，導致整個系統的信號傳輸容易出現混亂，且容易出現故障。最后，信息傳遞存在問題，由于系統版本很低缺少網絡通信功能，這就導致很多的數據無法被收集和分析，對于企業的生產監管無法起到促進作用，同時也不利于控制系統對生產線的自主調節，導致煙支的成品率較低并且存在較多的缺陷煙支。

2、DSP系統的工作原理

對于DSP系統而言，首先需要進行煙支密度數據的采集和交換，這一過程需要有重量微波檢測電路和數據采集電路共同完成，當煙支進入諧振腔數據的收集開始，煙支離開諧振腔數據的收集完成。隨后就需要將數據進行處理和轉換，利用ADC模塊轉換的導向對應的密度數字量，完成對煙支重量的測算。其次，系統會利用CPA1和CPA3共同作用，來對脈沖信號進行捕捉，進而計算出煙支的平均質量。通過將平均質量與設定值量進行比較，來實現對煙絲數量進行全面的調控，以此來實現對煙支重量的改變，隨后將質量偏差過大的煙支進行剔除，清除掉缺陷煙支。最后，通過使用CAN總線和網絡技術來實現數據的傳輸，將煙支的重量數據進行收集與整理，進而實現對整個煙支生產過程的全面控制。

3、系統硬件設備的設計

3.1數據采集接口電路設計

對于煙支重量檢測環節而言，需要利用微波監測、數據采集兩個接口電路來完成數據的采集，對于重量檢測電路，需要配備微波發生器和控制器，與諧振腔和檢波器兩組配套設備，利用這一電路實現對煙支密度的測算。對于數據采集接口，用于對重量微波檢測電路數據的處理，由于檢測電路所傳輸的信號較弱，所以需要利用數據采集接口電路來對數據進行強化，再將信號傳輸給ADC模塊進行數據的轉換。通過這一電路，加入了二階濾波器和一級放大器，能夠實現對信號質量的改善和增強，實現信號的高效處理。

3.2劈刀位置控制電路

這一部位的控制電路主要是用來對劈刀電機進行控制，通過調節電機來實現對劈刀高度的調節，進而調節煙絲的消減量，對煙支的重量進行更加精準的控制。這一電路主要包含劈刀電機、脈沖分配器與功率放大器三部分組成，劈刀電機采用三相反應式步進電機，脈沖分配器則利用控制信號來實現對劈刀電機的控制，采用專用控制芯片CH250并接成三相六拍的工作方式。功率放大器的作用是為了提高CH250的輸出電流，并通過與電阻和電容的相互結合，提升電機的工作性能。

3.3 CAN總線接口電路

通過利用CAN總線接口來實現DSP與工控機和觸摸屏建立數據聯系，利用PCA82C250芯片來對CAN控制器和DSP進行對接，進而提升系統的抗干擾能力，并降低信號的傳輸時間，提高整個通信數據的可靠性與傳輸效率，實現數據的快速高效傳輸。

4、系統軟件設計

首先，對于數據采集子程序而言，要利用DSP的捕獲單元和轉換模塊的相互配合來進行工作，通過控制脈沖的數量來對煙的生產數量進行控制，并利用CAP1和CAP3來對同步脈沖進行捕獲，實現對煙支重量的采樣工作。其次，對于模糊控制子程序而言，與以往的PID控制算法不同，不需要對使用的數學模型進行準確的掌握，只需要事先建立起一個與煙支重量有關的查詢表。在實際的控制過程中，需要先進行煙支重量的采樣，隨后對其進行重量偏差的分析，通過查詢表就能夠求解出劈刀電機的精確轉數，與劈刀子程序建立起聯系，進而實現對劈刀電機的準確控制。最后，劈刀位置的控制子程序需要對劈刀位置、劈刀電機的轉向、劈刀電機的轉動步數進行控制即可，這些數據則通過與其他的子程序相互聯系而得到，進而利用其它子程序實現對整個劈刀過程的精準掌控，提高煙支的成品率降低缺陷煙支數量。

結語：

本文對新型的DSP煙支重量控制系統進行了相關的介紹，并對其工作原理和硬件軟件的設計進行了相關闡述，由此可見，這一系統相比較于傳統的控制系統而言有著明顯的優勢，能夠大大提升煙支的成品率，促進煙支生產過程的高效開展。

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