浅谈制丝电子秤精度报警功能应用

张碧昕 汤文林 曾桔林 李琼美

摘要：制丝车间多处使用电子秤，用于实现定量供料及流量监控等功能，但电子秤出错导致称重错误的问题时有发生，这将严重影响制丝过程的重要工序，甚至造成烟丝批次不合格。然而在批次生产过程中，无法判断电子秤运行是否正常、精度是否准确，只有在该批次生产结束时通过累计量才能发现电子秤称重值有误，此时对该批次烟叶、烟丝已无补救措施。为此，必须对电子秤精度进行实时监控，当出现异常情况及时预警，防止影响烟丝质量，降低因电子秤精度不准确引起的烟叶、烟丝加工异常，提升制丝产品质量，提高设备对工艺的保障能力，从而提高卷烟烟丝品质。

关键词：制丝，电子称，精度，报警

随着行业的竞争加剧，提高烟草的品质已是目前的重点发展方向。电子称作为重要检测设备，提升电子秤自动预警、自动防差错能力已成为迫切的任务，把世界领先或行业领先的设备引入制丝生产线，为打造一流工厂、现代卷烟工厂打下坚实的基础。电子秤在制丝车间被广泛使用，主要包括控制秤、流量秤、掺配秤等，电子秤的正常运行对制丝车间的正常生产起着至关重要的作用，作为制丝车间重要的检测设备，对实现烟丝满足工艺标准生产，有着无可替代的作用。

制丝车间多处使用电子秤，用于实现定量供料及流量监控等功能，但电子秤出错导致称重错误的问题时有发生，这将严重影响制丝过程的加料、加香及掺配等重要工序，甚至造成烟丝批次不合格。然而在批次生产过程中，无法判断电子秤运行是否正常、精度是否准确，只有在该批次生产结束时，通过累计量才能发现电子秤称重值有误，此时对该批次烟叶、烟丝已无补救措施。为及时发现电子秤的运行情况，必须对电子秤精度进行实时监控，当出现异常情况及时预警，防止影响烟丝质量。

在设计过程中，通过使用西门子的S7进行编程，使用profibus-DP实现电子秤CPU与主线CPU的数据通讯，操作界面（包括历史趋势图、弹出的对话框、最大精度设置）使用上位WINCC进行编辑和实现。控制柜中PC装置在接受由称重传感器传来的重量信号和测速机构的速度信号后，通过CPU模块运算，得出物料的瞬时流量、累计重量及电机控制等信号，从而完成电子秤的自动称重和控制等功能。计量工作原理如下：

当物料通过皮带秤输送机计量段时，这一区段上的物料重量对称重托辊产生压力，称重托辊将这个力作用到负荷传感器上，此时传感器输出0mV～20mV正比于物料重量的电压信号，该信号经放大成0V～10V电压（或4-20mA电流）后送入输入模块，经A/D转换后再送CPU模块进行运算。同时随着输送机的不断运转，装于驱动电机上的光电脉冲编码器发出脉冲，每一个脉冲代表皮带走过的距离。每当皮带走过一个固定的距离ΔL，PC装置完成一次重量、速度采样工作。当物料通过皮带秤后，PC装置已采样多次，PC将各次采样值按下式累计即可得到累计重量W：

式中：

i—采样脉冲；

Pi—计量段上物料重量；

L—计量段长；

ΔL—采样间隔距离；

从上式中可以看出P/L即为皮带每米上物料的重量，n为皮带走过ΔL的段数，P/L·ΔL即为走过ΔL长度的重量，对n段重量求和即得累计重量W。

电子秤皮带速度V可由下式求得：

式中：T为走过ΔL长度所需的时间，ΔL为采样间隔。

现用电子秤使用多秤台联合监控功能要实现多秤台联合监控功能，每只传感器的位置必需定位，与其对应的重量变送器也需对应。进料口方向的两只传感器SP1.1和SP1.2组成秤台1，即应急秤1，出料口方向的两只传感器SP1.3和SP1.4组成秤台2，即应急秤2，秤台1和秤台2合起来共同组成秤台3。秤台3为常规缺省秤，即运行秤。物料进来先经过秤台1，再经过秤台2。物料经过电子皮带秤，3个秤台会分别对其进行称重并累计。

通过程序的修改和上位WINCC的改进，控制系统必须能实现对电子秤精度的实时监控，当精度偏差超过预设值时，一定时间后报警，并弹出相应对话框，提醒操作人员电子秤精度异常，是否采取停机操作，此时如果操作工在弹出的对话框中点击“是”，执行电子秤的进料端设备停机，防止物料再次进入精度有误的电子秤，点击“否”，设备不停机，如果不做任何操作，设备在偏差开始后60S停止，停机后，有关人员对电子秤进行检查，并处理验证后再启动设备。在整个设计过程中，必须做到画面反映问题详细清晰，方便操作，精度设定预置值可调，精度超过预设置弹出对话框的时间可调，精度的历史趋势在WINCC上可看到曲线。

通过STEP7编程，将秤台1和秤台2进行比较计算出电子秤精度值，及电子秤累计超差百分比（电子秤精度），实现对电子秤精度的实时监控。当实际精度与设定精度偏差时间达到40S时，对话框正常弹出，点击停机按钮测试，停机正常，所停设备正确，停止了相应电子秤后续供料，可防止电子秤精度错误时，物流继续进入电子秤造成质量事故。点击“否”设备不停机，此时操作人员可查看累计百分比超差设定值是否合理，并查看历史趋势曲线，看是否有必要停机，如果实时精度与历史趋势中的精度相差较大，停机后可安排电子秤维护人员对电子秤进行过码，调零，确认无误后再继续运行设备。如果操作人员由于某些原因没能及时发现所弹出的对话框，设备在电子秤精度偏差出现后60S停止，提高了设备的自动防差错能力。

通过增加电子秤精度报警功能，降低了因电子秤精度不准确引起的烟叶、烟丝加工异常，提升制丝产品质量，提高设备对工艺的保障能力，从而提高卷烟烟丝品质，避免一些不必要的市场投诉，维护卷烟品牌的良好形象，提高了品牌的市场竞争力。

参考文献：

[1]电子秤的设计与实现.刘红，张东亮，周方，《自动化技术与应用》，2017.

[2]基于ADS1100的高精度电子秤设计与实现.郭志勇，《安徽工业大学学报（自然科学版）》，2010.

作者简介：

张碧昕，1982年 男 汉族 云南玉溪 技术员 本科生 红塔烟草（集团）有限責任公司 玉溪卷烟厂 研究方向：设备维护

汤文林，1987年 男 汉族 云南玉溪 助理工程师 本科生 红塔烟草（集团）有限责任公司 玉溪卷烟厂 研究方向：设备维护

曾桔林，1992年 男 汉族 云南玉溪 助理工程师 本科生 红塔烟草（集团）有限责任公司 玉溪卷烟厂 研究方向：设备维护

李琼美，1985年 女 彝族 云南玉溪 助理工程师 硕士研究生 红塔烟草（集团）有限责任公司 玉溪卷烟厂 研究方向：电气自动化 设备管理 信息化管理