目前我国烟草行业工业企业用于烟支生产的主要有常德烟草机械有限责任公司生产的ZJ17卷接机组（基于德国虹霓公司PROTOS 70机组技术），德国虹霓公司的PROTOS 1-8卷接机组、PROTOS-M5卷接机组、PROTOS-M8卷接机组等。其中，烟支的重量控制是烟支卷制成型工序上的重要一环，烟支单支克重直接关系到烟支的内在品质，关系到消费者的品吸体验[1]。现阶段，烟支重量控制系统主要有两种类型，一种是SRM重量控制系统，主要使用的机组为常德烟草机械有限责任公司的ZJ17机组，另一种是MIDAS重量控制系统，主要使用的机组为虹霓公司的PROTOS-M5机组等。本文以ZJ17卷接机组为研究对象，分析SRM重量控制系统的控制原理、控制方式及维护保养方法，更好的为工厂的烟支生产提供指导。
1.控制原理
SRM重量控制系统
如图1所示，SRM重量控制系统主要由重量检测单元、卷烟机同步信号单元、重量采集控制单元、重量调整单元及位置反馈单元组成。其中重量检测单元由微波扫描元件及温度控制系统组成。卷烟机同步信号为刀头编码器提供的信号。重量采集控制单元负责数据的接收、运算，并且输出控制信号给执行机构。重量调整单元由控制电机、平整劈刀盘及传动机构组成。位置反馈单元为系统提供平整劈刀盘的实时位置数据[2]。
图1 SRM重量控制系统的结构组成
重量检测单元将通过的烟条重量转换成模拟量信号，当烟条通过检测单元时，放射的能量会根据烟丝的密度产生一定的衰减，衰减的能量与烟支重量存在一定的对应关系，因此通过衰减的能量就能计算出烟支的重量。
重量控制系统根据轴编码器的同步信号，结合重量检测单元输出的烟支密度信号，可以进一步的计算出单支烟的重量及其重量分布曲线，当烟支重量偏重或偏轻时，控制平整劈刀相应向上或向下移动。同时系统可以根据用户的需求对超重、超轻烟支进行剔除、统计烟支重量的标准偏差、烟丝曲线分布显示等功能，以保证卷烟设备的生产质量及数据统计。
如图2所示：在两个指示脉冲之间即两根双倍长烟条之间，有256个转轴编码器增量脉冲。因此每一双支长烟条（双支长烟支）由128个转轴编码器增量脉冲代表。转轴编码器校准时要使指示脉冲对应烟条上的切口。每根烟支便分为64个电子段（增量脉冲）。一个指示脉冲的4 根单支烟段编为0到3号。尽管车速不同时，指示脉冲与增量脉冲在时间轴的长度也不同。但每64个增量脉冲对应一单支烟的关系不会改变。密度信号的脉冲宽度和烟丝的密度对应。对一支烟而言，根据64个增量脉冲中每一个脉冲所对应的脉冲密度的宽度可以计算出单支烟的重量，再由若干单支烟的重量求和平均就得到实际的平均重量。
图2 SRM重量控制系统工作原理图
2.SRM重量控制系统的性能分析
2.1 响应速度
测量部分：SRM重量控制系统在单位长度烟支的扫描次数是128次，SRM重量控制系统的执行部分为步进电机系统，其响应时间为200ms。
2.2 控制精度
一方面，SRM重量控制系统对单支长烟体的扫描次数为128次，我们对分别安装有这SRM重量控制系统的卷烟机所生产的烟支进行取样测量，连续7个班次取样，每个工作班取样30支烟支，并且确保它们使用相同规格的烟丝、卷烟纸、接装纸等材料，其中烟支的目标重量为865mg。如图3所示，经过同一测量仪器测量，安装有SRM重量控制系统的卷烟机所生产出的烟支样本重量均值为866.64mg，标准差分别为15.48，短期过程能力指数[3]Cp（Process Capability index）分别为1.51，长期过程能力指数Cpk（Complex Process Capability index）分别为1.47。
图3 过程能力数据对比
2.3 抗干扰能力
对实验数据进行分析，结合箱线图分析法，如图4所示，设备所生产出的烟支的重量波动范围较小。在控制原理上，SRM重量控制系统使用高频微波作为测量源，烟条在测量管内连续不断穿过，如果有胶水及纸末粘附在测量管内壁，这会在一定程度上影响到测量单元的测量精度，烟支重量也会产生波动。因此周期性的清洁测量管对控制测量精度是很有必要的。
图4 箱线图
3.两种控制系统的维护
（1）SRM重量控制系统的重量检测单元在运行时，烟条连续的穿过检测单元的测量管，当烟条直径有偏差或者搭口胶水有跑偏时，烟条通过时容易将胶水和纸末粘连到测量管内壁，以每工作班次8小时为例，SRM重量控制系统的重量检测单元的测量管至少需要4次/班的清洁保养。
（2）SRM重量控制系统可以设为手动或者自动状态。设手动状态时，重量控制系统不参与控制，只有测量的功能，系统会将实时的测量数据显示在人机交互界面上，供维修人员或者操作人员参考。
（3）在生产过程中，如果发现烟支重量波动较大，无法判断故障原因的时候，可以先将SRM重量控制系统设为手动状态，观察此时的重量波动情况，如果故障消除，则可能是重量控制系统有异常。如果重量波动仍然较大，则可能是烟丝供料部分存在异常。
4.结语
通过对SRM重量控制系统的工作原理分析、性能及维护保养方法分析可见，SRM重量控制系统能够满足烟支生产的工艺需求，但要长期保证SRM重量控制系统的测量精度还需要对其进行科学的保养维护。
参考文献：
[1].陈良元.卷烟生产工艺技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2002.
[2].许昌烟草工业机械厂.卷烟设备重量控制系统[R].1999.
[3].廖永平.质量管理常用统计技术与方法 [M].北京：中国科学技术出版社，1998.
论文作者:俞键
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
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