CN101934930B - 无定量喂料管控制物料流量均衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物料流量控制方法，具体涉及一种无定量喂料管控制物料流量均衡的方法，属物料流量控制领域。该方法应用计算机编程技术、电子齿轮箱技术、变频器控制技术，对现有物料流量工艺进行了改进：去除定量管装置；重新设计拨料辊装置、调整拨料辊位置；改变控制方式，以提升机皮带为电控控制点；确定速度控制器方式；建立电子秤和提升机PLC之间的数据通讯方式。该方法应用于控制卷烟制丝线工艺中，能使大水分烟丝流量均衡，提高了物料运送的精度，减少了物料运送的波动，便于烟丝后续工序的加工，提高了卷烟质量，同时减轻了操作工人的劳动强度，具有很好的工业应用价值和推广应用前景。

Description

无定量喂料管控制物料流量均衡的方法

技术领域

本发明属物料流量控制领域，涉及控制物料流量均衡的方法，尤其涉及一种无定量喂料管控制物料流量均衡的方法。 

背景技术

目前，烟草制丝线流量控制普遍采用电子秤，进口安装定量管，利用高低料位来调节进料的波动性：物料高于高料位，停止进料；低于低料位，加速进料；高低料位之间，正常进料；并采用PID调节电子秤皮带速度，从而准确控制物料流量。为后续加工的稳定性打下良好的基础。然而，现有工艺的定量管是垂直安装，有一定的高度差，当烟丝经增温增湿机增湿后其水分通常为26％，含水分较高，通过定量管时，由于自身重量挤压，经常出现烟丝结团，使电子秤皮带上的烟丝不均匀，流量波动较大，使后续工序的加工难度加大。因此，采用传统的定量管控制物料流量难以达到实际生产中的均衡要求，已经不能适应现代精细化加工工艺对大水分烟丝流量控制的要求。目前急需对其进行改进，满足卷烟工业化生产需求。 

发明内容

为满足卷烟工业化实际生产需求，提高大水分烟丝流量均衡控制效果，满足后续工序加工的稳定性，本发明目的在于提供一种能较好地控制烟丝流量均衡方法，特别是对大水分烟丝流量，使物料流量稳定，有利于烟丝后续工序加工，减小其质量波动。 

为此，我们从安全性、操作性、控制效果、波动性、设计复杂性、使用方便性、加工成本、工人劳动强度等方面进行了全面考察，选择了不同的机械和电气控制点，进行交叉组合，形成几种设计方案，又利用优选法 选出了最佳方案。在现有工艺基础上从以下几方面进行了改进：去除定量管装置；重新设计拨料辊装置、调整拨料辊位置；改变电控控制点为提升机皮带，确定控制方式；确定速度控制器方式；建立电子秤和提升机PLC之间的数据通讯方式。 

具体技术方案如下：取消了现有工艺定量管装置，物料不通过定量管装置，由喂料装置喂料后直接通过拨料辊耙钉梳理物料，然后进入加装了变频器的电子称称量，电子称根据流量信号调节其皮带变频器，同时将电子秤皮带变频器频率传送到加装了变频器的提升机PLC中，利用软变速箱技术，将接受到电子秤皮带变频器频率乘以同步变速数，从而调节提升机皮带速度；并在电子秤PLC和喂料机PLC之间建立通讯连接，采用PROFINET总线的IP地址认址，硬件配置建立s7通信、FB12发送、FB13接收的有对方接收确认的功能块进行数据传送，使其参与物料流量控制，从而使物料流量受控可调，实现物料的运送均衡；而后由传送带将物料送入下一工序加工。 

对拨料辊耙钉进行改进，将拨料辊耙钉设计为10cm长度，沿拨料辊辊周均匀分布8排，一排为19个均匀分布的耙钉；拨料辊耙钉和提升皮带耙钉之间的垂直距离是8毫米；变频器采用总线控制。 

本发明优点在于：针对现有卷烟制丝线大水分烟丝流量控制精度低、波动大、效果差等问题，进行了研究和试验，对现有工艺进行改进，使用结果表明：该方法在控制卷烟制丝线大水分烟丝流量过程中物料均衡，提高了物料运送的精度，减少了物料运送的波动，便于烟丝后续工序的加工，提高了卷烟质量，同时减轻了操作工人的劳动强度，具有很好的工业应用价值和推广应用前景。 

附图说明

图1：提升机控制器程序模块图； 

图2：本发明工艺流程图； 

图3：本系统电控装置连接示意图，图中1为电子秤PLC，2为电子秤PLC和变频器之间的profibus总线连接，3为电子秤皮带变频器，4为电子秤PLC和提升喂料机PLC之间的profinet总线连接，5为提升喂料机PLC，6为提升机皮带变频器，7为提升喂料机PLC和变频器之间的profibus总线连接； 

图4：本发明改进后的拨料辊结构示意图，图中8为拨料辊，9为提升机皮带，10为拨料辊和为提升机皮带之间距离； 

图5：电子秤和提升喂料机数据传送模块图； 

具体实施方式

1、在传统的电子秤、仓储式喂料机装置中，通常采用定量管和拨料辊机械装置对烟丝流量进行梳理、控制。因为烟丝物料水分含量较高，在通过定量管时由于自身重量挤压，经常出现烟丝结团，本发明工艺取消了定量管，拨料辊进行了改进：根据烟丝流量4600KG/H的要求，本工艺对拨料辊上耙钉的长度、分布密度、拨料辊和皮带之间的相对位置进行调整，经过试验，最终确定：耙钉长度是10cm，沿拨料辊辊周均匀分布8排，一排为19个均匀分布的耙钉，加强了拨料辊对烟丝的梳理作用，能很好地控制烟丝在皮带上的厚度和均匀性；拨料辊耙钉和提升皮带耙钉之间的距离是8毫米，从而最大程度保证提升机变频器在30-40HZ范围内满足烟丝流量的要求。 

2、在确定机械装置梳理点的基础上，本发明将电控控制点从电子秤皮带改为提升机皮带，加装变频器控制皮带机速度，根据电子称流量信号通过变频器调节皮带机速度，从而使物料流量受控可调。本发明做了两种控 制方式：第一种是变频器端子控制，设定高、中、低速转换，第二种是变频器总线控制，进行无级调速，并分别做了实验，实验结果如下： 

表一：变频器控制方式实验： 

3、将提升机皮带设为电控控制点后，就要确立皮带机的控制器数学模型，本发明做了如下几种数学模型： 

方案一：提升皮带机需要达到的速度频率＝设定的流量(4600KG/H)×(提升皮带机实际的速度频率÷实际的流量)。也就是说，提升机的速度和实际速度频率与实际流量的比率成线性关系。 

方案二：采用PID控制方式，根据设定流量和实际流量的误差调节提升机变频器的频率，从而调节提升机的速度。 

方案三：软变速箱方式：利用齿轮变速箱原理，把电子秤、喂料机流量作为一体控制来考虑。电子秤相当于变速箱上电机，作为控制源，提升带相当于变速箱传动轴作为被控对象，具体措施是用控制电子秤皮带的变频器的频率作为控制源，利用同步变速数，来控制提升带变频器的控制频率。控制公式为： 

提升带变频器的频率＝同步变速数*电子秤皮带的变频器的频率. 

针对三个方案，我们分别编程并做了实验，实验结果如下： 

表二：提升机速度调节方式试验： 

4、数学模型确立后，在电子秤PLC和仓储式喂料机PLC之间建立通讯连接，将电子秤采集的流量信号传送到仓储式喂料机PLC中参与控制。为了确保数据传送的完整性，本发明排除了开放式无应答通讯；为了编程方便，本发明排除UDP通讯。最后，我们采用PROFINET总线的IP地址认址，硬件配置建立s7通信，FB12(发送)FB13(接收)的有对方接收确认的功能块进行数据传送。 

对大水分烟丝流量进行输送时，每隔30秒统计一次电子称设定流量为4600Kg/h，改进前和改进后电子称流量实验数据如下：改进前电子称流量统计结果见表三，改进后电子称流量统计结果见表四： 

表三改进前电子称流量统计 

4100	4630	4910	4925	4923
					4416	4305	3976	4413	4621
4519	4262	4307	4101	3869
					4209	4736	4896	5016	4766
4513	4303	4571	4613	4956
					4718	4461	4326	4109	4389

[0029] 表四改进后电子称流量统计 

4586	4610	4610	4597	4615
					4616	4605	4596	4613	4609
4589	4592	4607	4601	4599
					4609	4616	4596	4616	4586
4613	4603	4591	4613	4616
					4615	4591	4611	4609	4597

从上表数据可以看出，改进后电子秤流量误差在0.4％之内，完全满足设计要求(电子秤设计误差应小于0.5％)。使大水分烟丝物料的输送保持稳定，有利于烟丝后续工序加工，减小其质量波动，同时减少了工人的劳动强度，实现了本发明目的，具有较好的工业化应用前景。 

Claims (1)

1.一种无定量喂料管控制物料流量均衡的方法，其特征在于，无定量管装置，物料不通过定量管装置，由喂料装置喂料后直接通过拨料辊耙钉梳理物料，然后进入加装了变频器的电子称称量，电子称流量信号由其变频器传送到加装了变频器的提升机皮带变频器中，利用同步变速数，调节提升机皮带速度；并在电子秤PLC和喂料机PLC之间建立通讯连接，将电子秤采集的流量信号传送到喂料机PLC中，采用PROFINET总线的IP地址认址，硬件配置建立s7通信、FB12发送、FB13接收的有对方接收确认的功能块进行数据传送，使其参与物料流量控制，从而使物料流量受控可调，实现物料的运送均衡；而后由传送带将物料送入下一工序加工：所述拨料辊耙钉长度为10cm，沿拨料辊辊周均匀分布8排，一排为19个均匀分布的耙钉；拨料辊耙钉和提升皮带耙钉之间的垂直距离是8毫米。

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