PROTOS-M5微波测量传感器原理分析

2014-06-01

中国新技术新产品 2014年2期

关键词：烟支烟丝重量

（厦门烟草工业有限责任公司，福建厦门 361022）

林星星

（厦门烟草工业有限责任公司，福建厦门 361022）

为深入了解PROTOS-M5重量控制系统的原理，通过对其微波测量传感器的原理进行分析，分别从硬件结构、电气原理、数据处理以及校准进行原理性阐述。

微波测量传感器；MIDAS；PROTOS-M5；重量控制

1 硬件结构

微波测量传感器由微波模块、MTC-2计算机卡和电压处理卡构成，与其他测量传感器单元组合安装在机器上。微波测量传感器的信号通过CAN总线传递到传感器服务器，再通过PROFIBUS总线传递给PROSOT-M5控制系统的PC（PLC）中。

2 电气原理

在测量传感器内由高频发生器发射6GHz，功率为100mW左右的微波信号，根据烟条段烟丝密度的不同，由检测电路测得的微波接收信号也随之变化，经模数转换并进行转换计算后得到烟条段的密度传送给重量控制系统进行处理。

微波测量传感器在测量管无烟条和其他杂物时可获得一固有频率曲线，当机器开始运行生产时，可获得实测频率曲线，烟条中的烟丝越少，频率曲线约接近固有频率曲线。

图1 微波测量传感器测量原理

图2 烟条密度测量信号处理示意图

图3 MSP校准微波测量传感器原理

微波测量传感器在前后道烟条上测量烟丝密度，并把测量的值发送到PLC控制系统进行处理，从而得知烟条段实际重量是否与预设的额定重量相符合，当烟条段实际重量与预设的额定重量不相符合时，通过AMK伺服控制系统驱动电机向上或向下调整吸丝带的位置使得实际重量尽量接近额定重量。

3 数据处理

3.1 信号基准

微波测量传感器在处理传感器信号时以PROTOS-M5的时钟脉冲作为信号基准。时钟脉冲是PROTOS-M5的伺服驱动系统产生与烟支有关的测量所需的时钟脉冲CCP（即切割脉冲）。CCP与切刀刀架的烟支切割同步，每两个CCP之间有1000个INC脉冲。

3.2 信号采集

烟条的密度由微波测量传感器每隔一个增量（INC）测量一次。得出的密度曲线数据如（图2中D1）。图中显示的烟条相当于一个双倍长烟条段脉冲采集的长度。所采集的测量值由微波测量传感器计算机卡进行处理，供重量调节和建立烟支横截面曲线使用。

3.3 处理结果

根据双倍长烟条段的密度值（图2中D2）计算出平均烟支横截面的数值，得出的平均烟支横截面不是整个地发送给传感器服务器（SES）而始终是每个INC时钟脉冲只发送几个值。（每个烟条段取62个测量值）根据测得的密度值，结合烟支规格等参数通过控制系统计算可得烟条段的重量，从而获得重量控制的数据依据。

4 校准

4.1 校准缘由

一个微波测量传感器牌号参数组取决于烟条段重量、烟丝水分、烟条段长度以及测量传感器或烟丝的特性等的牌号参数。改变烟条段重量、烟丝水分或烟条段长度时，必须生成一个新的参数组，由此保证最佳的测量。因为微波测量传感器的测量精度会随着时间推移出现下降，所以微波测量传感器牌号参数仅在一定的时间内有效，之后必须生成一个新的微波测量传感器牌号参数组，图文显示界面上会出现“MIDAS需要保养”的黄色信息提示，此时需用重新校准微波测量传感器。

4.2 校准原理

微波传感器的校准主要是利用制造厂家提供的服务软件MSP进行。校准原理如图3所示。

利用MSP软件，分别收集微波测量传感器在测量管为空腔（即机器未生产）和机器生产时的微波信号，根据烟支牌号规格（烟丝类型、水分、温度、设计重量等）的相关参数优化计算得出最新的参数组。

4.3 校准效果

通过校准过程，可使微波测量传感器测得的未校准的粗略数据通过参数校准斜率和偏量与实际的烟支重量相匹配。