浅谈影响单支卷烟重量控制精度的分析与探讨

刘友

【摘 要】 现在使用卷接设备烟支重量控制系统存在着（1）烟支重量超标（2）烟支重量离散大（标准偏差、离散系数超标）（3）空头率高，为减少烟支空头增加烟支平均重量使得消耗增加（4）内外排烟支重量差异大等问题。

【关键词】 单支卷烟重量控制精度分析探讨

1. 影响控制精度的因素分析

控制精度的偏差除了与设备的自身状况、现场使用与维护等有很大关系，具体来说，以下多种因素均会对控制精度造成影响。

1.1原辅材料

烟丝质量的优劣对卷烟质量有很大影响，优质的烟丝柔软绵长，卷制的烟支不但外观、透气度良好，很少有空头产生，而且单支平均重量偏差可以控制在20mg以内，重量控制精度相对较高，很少出现不合格的超重、偏轻或竹节烟。而劣质的烟丝除碎、短外，还掺杂有不少附加物，使烟丝发干、硬，卷制的烟支透气度差、空头多，最重要的是使供丝不均匀，极容易产生超重、偏轻或竹节烟。

1.2供丝系统

供丝系统有两部分需要速度调整：（1）提升带速度。（2）大梳理鼓速度。

提升带是靠变频器驱动，具体原理是根据计量室里的烟丝团高低，由PLC控制变频器，调整提升带速度。在机器全速运行时，若探测到烟丝团高，则提升带低于机器速度的25%运行。反之，则高于机器速度的25%运行。提升带的调整不能平滑过渡，因此易造成烟丝团的过高或过低。虽然该信号在PLC程序内做了延时处理，但仅使用两个传感器检测烟丝团，检测不够精确，易造成供丝不均。

大梳理鼓由机械传动驱动，其转速由无级变速器调整。它的检测装置是回丝振槽上的角度探测器。根据回丝量的高低，角度探测器输出相应的电压信号到PLC，PLC据此控制无级变速器电机正转或反转，来完成调整大梳理鼓速度的过程，使回丝量维持在25%左右。

以上两部分的不稳定，均可能会引起烟条内的烟丝密度不均匀，从而造成劈刀调节超量，使烟支重量偏差变大。

1.3放射源部分

放射源是烟支密度的检测机构。如果放射源不能正常工作，将会直接影响到烟支重量的计算精度。衡量放射源是否正常的重要参数是IO（放射源强度）、IS（泄漏值）。在使用重量控制系统前，都要进行SU检查，以获取正确的IO、IS值，烟支重量计算的数学模型如下：

I=IS+（IO-IS）e-KW

其中，I为有烟条通过时放射源输出的电流，K为与校准重量有关的变量，W为烟支的重量。由上式可看出，如果生产过程中IO、IS值有波动，则定会使烟支重量计算出现偏差，造成IO、IS、I值不稳定 。

1.4烟支同步信号（ECP脉冲）

重量控制系统另一关键信号是由同步轮产生的ECP脉冲。在该系统中它不仅反映烟支生产速度，更重要的作用是为重量计算提供一个时间基准。一个ECP脉冲周期内相对应的烟条重量即为单支烟重量。因此，如果因同步轮上接近开关位置安装不合适、接近开关异常而产生丢失脉冲现象，或者ECP脉冲上存在干扰，则定会引起烟支重量的计算偏差，从而使劈刀产生不正确的动作，产生过轻、过重烟支。

1.5紧头位置

在通常情况下，烟支紧头部分密度为10%左右，紧头宽度约占一支烟长的1/4，若按一支烟重800mg计算，则烟支紧头部分的重量增加值△W为：

△W=800×10%/4=20mg

由于劈刀盘运转是靠机械传动、皮带轮驱动完成的，因此极易引起紧头位置偏移。对于六槽劈刀而言，紧头位置偏移不会引起内/外排烟支的重量偏差量，但目前大多数烟厂为了节约烟丝而采用三槽劈刀，因此如果紧头位置发生偏移，即切刀切口不是在烟条紧头的中间部分，而是偏向了一边，那么紧头部分的重量将会造成双长烟中的一支过轻、一支过重，从而使内/外烟支的重量偏差增大。

1.6使用与维护不当

正确的操作和及时的维护，是重量控制系统正常工作的保证，很多故障是由于操作人员的不正确使用造成的。

1.6.1参数设置不合适

该系统有许多参数会对控制精度造成影响，如显示器维修页面中的“高死区”、“低死区”、“控制1”等参数。“高死区”、“低死区”是劈刀动作的门限值，“控制1”为重量积分常数，即计算重量时每组的烟支数。这些参数的设置将直接影响到劈刀的动作频度与烟支的平均重量值。

1.6.2不使用自动IO测量功能

自动IO测量功能对因放射源的正常变化引起的强度改变的补偿很重要，并能反映放射源的工作状态。如果自动IO测量结果超限，则系统会通过控制面板上的IO报警指示灯报警。如果关掉了此项功能，那么一旦IO值发生变化，将直接影响到重量计算的精确度。

1.7系统本身设计的不完善之处

1.7.1紧头位置调整

劈刀盘由主传动机构加皮带轮驱动，极易引起紧头位置的偏移。紧头位置的调整是通过机身上的旋纽手动调节，效果不理想，无法保证及时的调整紧头位置。实际上是起不到调整的作用的。

1.7.2劈刀电机控制：

在现场我们会经常注意到，劈刀电机运转频繁，调整量太大。这是因为劈刀加电时间太长引起的。因为劈刀的控制是一种滞后响应，前面检测的烟支不合格，后面生产的烟支未必就不合格，因此劈刀大幅度上下运动极易造成超调现象，从而增大烟支的重量偏差。

2. 解决方法探讨

2.1供丝系统改进

大梳理鼓时刻跟踪主机速度，克服原系统调整慢、不够平滑等缺点，提高供丝均匀度。大梳理鼓的驱动可采用电子齿轮控制。电子齿轮是一种伺服控制技术，电机与主机的速度匹配参数可任意设置，伺服控制器根据轴编码器的反馈量来时刻调整电机的转速。这样可以确保原提升带控制中烟丝团的检测仅采用两个光电开关，检测点太少。因此，可适当多增加几个检测点，采用多点综合检测的方法较为合理。

2.2放射源供电及温度控制改进

放射源直流供电部分应采用单独供电，从而减少电源线上不必要的干扰。另外从放射源输出的电压信号也要经滤波处理后才能送到模拟接口板，这样即使信号上有干扰也可以将其滤掉。我公司已开发了一套解决这一问题的电路板，经在多家烟厂使用情况看，能完全消除干扰脉冲，净化放射源输出的电压信号。

放射源的温度控制建议利用卷烟机上的温控器来控制、显示放射源温度。这样使温度控制变得直观、方便，同时又可减少因信号长距离传输带来的干扰。

2.3改进劈刀控制方式

前面提到原系统中没有劈刀加电时间调整功能，建议对其原有软件进行修改。新型重量系统（CHWC-I型）中吸取了原PSSIM70、新80型的设计优点，增加了新型的人机界面系统，所有重量控制系统的参数均可通过人机界面设置。劈刀控制采用逐次逼近方式，劈刀加电时间可以0—255ms调节。用户可根据现场实际情况随意调整各参数，直到达到最佳控制效果。

2.4增加紧头自动调整功能

根据重量控制系统计算的紧头位置偏差量来控制紧头调整电机。该功能可以完成紧头位置的在线实时跟踪与调整，确保切口位于烟条的紧头中间位置，从而避免因紧头位置偏移而引起的重量偏差过大。新型重量控制系统（CHWC-I型）中已具备这种功能，目前也同样在ZJ19E机组上使用。在实际的生产中对原先的机型改造主要是从卷接机劈刀控制方式和增加紧头自动调整功能进行改进的。

2.5正确使用和维护

正确的操作和及时的维护，是重量控制系统正常工作的保证。各参数的设置应根据机器状况、原附材料的情况、控制效果等现场调整，自动IO测量功能、重量校准功能一定要使用，这样才能保证重量控制精度。在使用中如果发现IO报警灯亮，这一般是因放射源导管上的钛铂片松动、破裂或导管内有碎片等引起的，操作人员应该及时维护。清理导管时宜使用较软的毛刷，切莫使用较硬的工具，以免损伤钛铂片。

综上所述，单支卷烟重量控制精度是一个复杂、系统的过程，需要我们在实际生产工作中不断地进行探索与研究，使卷烟单支重量控制精度逐步的完善，满足生产工艺的要求。

（作者单位：河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂）