对顶储叶柜智能同步出料控制系统的设计

张伟 杨跃 郑义 马文德 王荥

摘 要：对顶储叶柜由两个大小一样，相向排列的储叶柜组成，是卷烟厂制丝车间中常用于存储烟叶的重要设备。出料过程中两个储叶柜同步出料是保证出料物料流量具有连续性、稳定性形成既不断料又均匀一致的物料流量，保障制丝线工艺质量的核心。通过对两个储叶柜出料过程中底带电机的运行原理进行分析，利用新增对射式光电开关①来判断对顶储叶柜是否进入出料正常阶段;②检测两个储叶柜内出料剩余的物料长度，达到对两个储叶柜底带变频器速度的控制，实现对顶储叶柜的两个储叶柜的出料头料阶段、出料正常阶段、出料尾料阶段的智能同步出料控制。

关键词：对顶储叶柜;同步出料;控制系统

引言

制丝生产的工艺流程可分为制叶段、制丝段、梗预处理段、制梗段四大工段，其中在制叶段里都采用了对顶储叶柜出料。保证对顶储叶柜出料时物料流量具有连续性、稳定性形成既不断料又均匀一致的物料流量，关系到整批烟叶的质量。

1传统对顶储叶柜出料控制方式

对顶储叶柜，一般会设计一组拨盘计数接近开关;一组尾料检测对射式光电开关。

对顶储叶柜出料时，分为出料头料阶段、出料正常阶段、出料尾料阶段三个阶段，在出料头料阶段、出料尾料阶段时，对顶储叶柜底带电机100%频率出料;在出料正常阶段，对顶储叶柜底带电机频率为设定的常数出料。

出料头料阶段时，如果对顶储叶柜底带当前累计拨盘计数值未达到拨盘计数设定值时，底带电机一直处于100%频率运行，直到达到其设定值后，进入到出料正常阶段，底带电机频率切换成常速出料。此判断出料头料阶段方法，主要靠底带运行时拨盘计数。 出料正常阶段时，如果尾料检测对射式光电开关检测到无烟叶时进入到出料尾料阶段。因为对顶储叶柜进料采用布料小车平铺模式，所以每个储叶柜里物料的高度基本相同，但是物料的长度不相同。

问题（1）：如果运行过程中，其中一个储叶柜的拨盘弯曲，导致拨盘计数比实际的拨盘计数少，那么这个储叶柜将长时间的处于出料头料阶段，同时另一个储叶柜在处于出料正常阶段时会造成出口物料流量过大导致堵料。

问题（2）：因为每个储叶柜里物料的长度不相同。如果出现问题（1）的情况时，没有出现堵料。那这时两个储叶柜里出料剩余的物料长度的绝对差值会增大，会导致拨盘弯曲的储叶柜先结束出料尾料阶段，另一个储叶柜后结束出料尾料阶段。这样会造成对顶储叶柜后段工序的润叶加料阶段的電子皮带秤物料流量过低，烟叶加料精度不合格。

2智能同步出料控制系统

此控制系统为每个储叶柜新增一组对射式光电开关，如图2所示。以AB数字量采集模块为基础，（1）通过新增对射式光电开关检测和拨盘计数并联判断出料头料阶段进入出料正常阶段。（2）通过 PLC编程和计算新增对射式光电开关检测不到两个储叶柜里出料剩余物料的时间差为前提。在对顶储叶柜出料时，通过计算的时间差，调节底带电机的运行频率，达到两个储叶柜同步结束出料尾料阶段。

2.1  新增对射式光电开关的位置确定。

对顶储叶柜中每个储叶柜的长度为11米，高2.0米。对于新增对射式光电开关的位置，需要满足以下几个要求：（1）新增对射式光电开关需要在出料头料阶段结束之后的3分钟内检测不到出料剩余物料。（2）在计算新增对射式光电开关检测不到两个储叶柜里出料剩余物料的时间差之后，通过PLC调节两个储叶柜底带电机的频率，能够达到不堵料而且两个储叶柜同步结束出料尾料阶段。通过模拟实验和黄金分割法确定了新增对射式光电开关的位置为距离储叶柜出料口长度为7.05米，高度为距离储叶柜柜顶0.81米的位置。

2.2 对顶储叶柜智能同步出料控制思路

对顶储叶柜智能同步出料控制思路。

对于解决出现问题（1）中出料堵料的控制思路是采用判断进入出料正常阶段双条件并联控制方法。这个双条件并联控制是指当前累计拨盘计数值达到拨盘计数设定值和新增对射式光电开关无法检测到出料剩余物料，这个两个条件有其中一个条件满足要求时，判断进入出料正常阶段。

对于解决出现问题（2）中两个储叶柜不能同步结束出料尾料阶段的控制思路是采用出料PLC时间对比控制单柜方法。在出料时，其中先没有检测到储叶柜里剩余物料的储叶柜的底带电机频率为f1（基频）。另一个储叶柜的底带电机频率，通过计算新增对射式光电开关检测不到两个储叶柜里出料剩余物料的时间差的绝对值ΔT=|T1-T2|，其时间差的绝对值（ΔT）与底带运行频率（f）呈一定线性关系，即。T为单批次出料总时长，f1为基频。这样，两个储叶柜就能够保证同步结束出料尾料阶段。保障了润叶加料阶段的电子皮带秤流量稳定性，烟叶加料精度达标。

2.3  对顶储叶柜智能同步出料控制实现

（1）为实现解决出料堵料的问题，在AB专用编程软件RSLogix 5000中，编写了双条件并联控制程序。

（2）为实现对顶储叶柜出料时，两个储叶柜同步结束出料尾料阶段，在AB专用编程软件RSLogix 5000中。新建计时器功能，用于计算新增对射式光电开关检测不到储叶柜里出料剩余物料的时间。设计中，在两个储叶柜中新增对射式光电开关都检测不到储叶柜里出料剩余物料时，结束计时器功能。通过PLC计算出底带电机频率修正系数和电机的频率。

3结语

本文主要阐述了新增对射式光电开关在对顶储叶柜出料时的应用，详细介绍了对顶储叶柜出料时底带电机频率切换的传统控制模式及运用 新增对射式光电开关的控制思路。同时，分析了传统控制模式下存在的问题。改进后的控制思路，在出料时，通过调整底带电机的运行频率，既可以解决传统模式下存在的问题，同时也保证了在生产过程中对顶储叶柜出料不堵料，达到同步出料，物料流量稳定的目的。

参考文献

[1] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中国轻工业出版社，2016.

[2] 赖林，简著名，宫建华，张迎春.基于光栅控制的贮柜出料速度的研究.自动化应用，2018

[3] 彭敏.SAM型贮叶柜出料尾料现象的原因分析及改造.中国高新技术企业，2013