CN101975724A - 单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法与系统 - Google Patents
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Abstract
一种单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法，通过实时测量卷烟机生产的烟条的密度和烟条的数量，计算出单台卷烟机的烟丝消耗量。一种单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，包括烟条运行检测器、烟条密度检测器、切刀位置检测器、计数器、数据采集器和处理器；烟条运行检测器、烟条密度检测器分别与数据采集器连接，切刀位置检测器与计数器连接，计数器与数据采集器连接，数据采集器与处理器连接。为了便于判断系统是否正常，所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统还设置了与数据采集器连接的故障指示灯和系统复位按钮，并将计数器与处理器连接。
Description
技术领域
本发明属于烟草加工领域，特别涉及一种单台卷烟机烟丝消耗量的计量方法与系统。
背景技术
卷烟生产中，单台卷烟机烟丝消耗量的准确统计是优化工艺和设备参数的依据，有利于增产降耗，节约成本。
现有的烟丝计量方法包括连续式计量法和间歇式计量法。连续式计量法使用电子皮带秤对输送带上的烟丝进行动态称量，其不足之处是计量精度低、体积大、故障率高，且不能反映卷包车间单台卷烟机的烟丝消耗量。间歇式计量法通常在卷烟机的供料系统中增加一计量箱，计量箱中的电子秤对间歇落入的烟丝进行计量，这种方法虽然能获得单台卷烟机的烟丝消耗量，但要对卷烟机供料系统的结构进行改造，计量精度易受落料误差和机械振动的影响，计量误差较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法与计量系统，以提高烟丝消耗量计量的准确性，避免对卷烟机供料系统的改造，降低使用成本。
本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法，是通过实时测量卷烟机生产的烟条的密度和烟条的数量，计算出单台卷烟机的烟丝消耗量。优选的一种方法是烟丝消耗量累加法，即卷烟机每生产一支烟条，实时测量该支烟条的密度，并将该支烟条的密度信号转换成电信号，通过所述电信号计算出该支烟条的烟丝消耗量，然后将所计算出的该支烟条的烟丝消耗量与其之前的累计烟丝消耗量相加(例如，设卷烟机所生产的第1支烟条的烟丝消耗量为W1，第2支烟条的烟丝消耗量W2，……，第n支烟条的烟丝消耗量Wn，则第1支烟条之前的累计烟丝消耗量为“0”，第2支烟条之前的累计烟丝消耗量为“W1”，第3支烟条之前的累计烟丝消耗量为“W1+W2”，……，第n支烟条之前的累计烟丝消耗量为“W1+W2+……+Wn-1”)，这样连续累加，即可获得单台卷烟机一个工作班的烟丝消耗量。
本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，包括烟条运行检测器、烟条密度检测器、切刀位置检测器、计数器、数据采集器和处理器；烟条运行检测器与数据采集器连接，将其产生的使能信号传送给数据采集器，并通过数据采集器将所述使能信号传送给处理器；烟条密度检测器与数据采集器连接，用于实时检测每支烟条的密度，并将每支烟条的密度信号转换成电信号传送至数据采集器；切刀位置检测器与计数器连接，卷烟机切刀每转一周，切刀位置检测器产生一个开始脉冲信号Z和多个切刀位置脉冲信号A，并将所产生的开始脉冲信号Z和切刀位置脉冲信号A传送给计数器；计数器与数据采集器连接，计数器将接收到的开始脉冲信号Z滤波延迟后产生Z’脉冲，并将所述Z’脉冲传送给数据采集器作为数据采集器的开始采集信号，计数器将接收到的切刀位置脉冲信号A滤波后产生克隆A’脉冲，并将所述A’脉冲传送给数据采集器作为数据采集器的采样信号；数据采集器与处理器连接，数据采集器每接收到一个Z’脉冲开始采集卷烟机所生产的一支烟条的密度电信号，每接收到一个A’脉冲，采集一支烟条的一个密度电信号，并将采集的烟条密度电信号传送给处理器，当一支烟条的密度电信号采集完后，向处理器发出中断请求信号，处理器接收到所述中断请求信号后，产生中断，当接收到烟条运行检测器所产生的使能信号后，启动计算程序计算出一支烟条的烟丝消耗量，然后将计算结果与该支烟条之前的累计烟丝消耗量相加，并将相加结果予以存储。
为了便于判断系统是否正常，本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统还设置了与数据采集器连接的故障指示灯和系统复位按钮，并将计数器与处理器连接；计数器对接收到的开始脉冲信号Z进行计数，并将开始脉冲信号Z的计数值传送给处理器，处理器将依据接收到的来自计数器的开始脉冲信号Z的计数值计算的烟支数量与依据接收到的来自数据采集器的中断请求信号计算的烟支数量进行比较，作出系统是否出现故障的判断，当系统出现故障时，处理器输出故障信号，该故障信号经数据采集器传送至故障指示灯，导通故障指示灯予以提示，系统复位按钮产生系统复位信号，所述系统复位信号经数据采集器传送给处理器，处理器接收到系统复位信号后，向计数器和数据采集器发送重新初始化信号，系统即开始运行。
本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统中，烟条密度检测器优选放射源密度检测器或微波密度检测器或红外线密度检测器。
本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统中，处理器优选计算机或单片机或PLC。
本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统中，切刀位置检测器优选编码器，计数器和数据采集器优选PCI总线卡，烟条运行检测器优选光电开关。
本发明具有以下有益效果：
1、与现有技术相比，本发明所述方法为卷烟机烟丝消耗量的计量提供了一种不同构思的技术方案。
2、实验表明，本发明所述方法和系统相对于现有技术可大大提高卷烟机烟丝消耗量的计量精度，实现单台卷烟机烟丝消耗量的准确计量。
3、本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统不仅结构简单，操作简便，而且使用时不需要对卷烟机进行任何改造，因而有利于降低使用成本和在各类卷烟机推广使用。
附图说明
图1是本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的第一种结构框图；
图2是本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的第二种结构框图；
图3是本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统中某些构件(器件)在卷烟机上的安装位置示意图；
图4是本发明实施实例中的计数器的电路接线原理图；
图5是本发明实施实例中的数据采集器的电路接线原理图；
图6是本发明实施实例中的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的主线程流程图；
图7是本发明实施实例中的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的中断程序流程图。
图中，1-烟条运行检测器、2-烟条密度检测器、3-切刀位置检测器、4-计数器、5-数据采集器、6-处理器、7-故障指示灯、8-系统复位按钮、9-切刀、10-传动箱、11-刀头、12-操作面板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法和动态计量系统作进一步说明。
实施例1
本实施例中，卷烟机为PASSIM卷烟机(英国MOLINS公司生产，型号PASSIM70)，PASSIM卷烟机的切刀9每转一周生产出一支双长烟。
本实施例中，单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的结构如图2所示，由烟条运行检测器1、烟条密度检测器2、切刀位置检测器3、计数器4、数据采集器5、处理器6、故障指示灯7和系统复位按钮8构成。烟条运行检测器1采用光电开关(德国SICK公司生产，型号WT12-2B523)，烟条密度检测器2为PASSIM卷烟机的放射源密度检测器，切刀位置检测器3选用编码器(瑞士ELCO公司生产，型号EC40B6-L5PR-512)，系统复位按钮8采用XB2-BA31C按钮(法国施耐德公司生产)，故障指示灯7型号为XB2BVB4C(法国施耐德公司生产)，计数器4采用6602 PCI总线卡(美国National Instruments生产)，数据采集器5采用6023E PCI总线卡(美国National Instruments生产)，处理器6采用工业计算机(SIMENS生产，型号6ES76438LG234AA3)。上述构件(器件)中，切刀位置检测器3安装于卷烟机切刀9的刀头11传动箱10上，烟条密度检测器2位于卷烟机刀头11入口处，故障指示灯7和系统复位按钮8安装在卷烟机的操作面板12上，如图3所示。
本实施例中，所述计数器4的电路接线原理如图4所示，切刀位置脉冲信号A(简称A脉冲)接入到6602 PCI总线卡的2号端子，开始脉冲信号Z(简称Z脉冲)接入到6602 PCI总线卡的3号端子，6602 PCI总线卡的5号端子输出产生的Z’脉冲，6602 PCI总线卡的29号端子输出A’脉冲；6602 PCI总线卡的11、14、18、20、24、27、33、36、39、41、42、46、49、50、55、59、62、65号端子都与5V的电源地相连。
本实施例中，所述数据采集器5的电路接线原理如图5所示，A’脉冲接入到6023E PCI总线卡的10号端子，Z’脉冲接入到6023E PCI总线卡的11号端子，故障复位按钮产生的复位信号接入到6023E PCI总线卡的17号端子，烟条运行检测器1产生的使能信号接入到6023E PCI总线卡的52号端子，6023E PCI总线卡的47号端子输出处理器6产生的故障信号，该信号接到故障指示灯，6023E PCI总线卡的34号和68号端子分别接入烟条密度信号的负和正信号端，34号和68号端子之间并联了一个1K欧的电阻，该电阻对输入的烟条密度信号有滤波的功能，6023E PCI总线卡的4、7、9、12、13、15、35、36、50、53号端子都与5V的电源地相连。
组成单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统的各构件的连接关系与信号传递和功能如下：
烟条运行检测器1与数据采集器5连接，将其产生的使能信号传送给数据采集器，并通过数据采集器5将所述使能信号传送给处理器6；
烟条密度检测器2与数据采集器5连接，用于实时检测每支烟条的密度，并将每支烟条的密度信号转换成电压信号传送至数据采集器5；
PASSIM卷烟机的切刀9每转一周，切刀位置检测器3产生一个开始脉冲信号Z和512个切刀位置脉冲信号A(切刀9每转约0.703度，切刀位置检测器3产生一个切刀位置脉冲信号A)，切刀位置检测器3与计数器4连接，将其所产生的开始脉冲信号Z和512个切刀位置脉冲信号A传送给计数器4；计数器4与数据采集器5、处理器6连接，计数器4将接收到的开始脉冲信号Z滤波延迟后产生Z’脉冲，并将所述Z’脉冲传送给数据采集器5作为数据采集器的开始采集信号，计数器4将接收到的512个切刀位置脉冲信号A依次滤波后产生512个克隆A’脉冲，并将所述512个A’脉冲依次传送给数据采集器5作为数据采集器的采样信号，计数器4对接收到开始脉冲信号Z进行计数，并将开始脉冲信号Z的计数值传送给处理器6；
数据采集器5与处理器6、故障指示灯7和系统复位按钮8连接，数据采集器5每接收到一个Z’脉冲开始采集卷烟机所生产的一支烟条的密度电信号，每接收到一个A’脉冲，采集一支烟条的一个密度电信号，并将采集的烟条密度电信号传送给处理器6，当一支烟条的512个密度电信号采集完后，向处理器发出中断请求信号，处理器接收到所述中断请求信号后，产生中断，当接收到烟条运行检测器所产生的使能信号后，启动计算程序计算出一支烟条的烟丝消耗量，然后将计算结果与该支烟条之前的累计烟丝消耗量相加，并将相加结果予以存储；处理器6将依据接收到的来自计数器的开始脉冲信号Z的计数值计算的烟支数量与依据接收到的来自数据采集器的中断请求信号计算的烟支数量进行比较，作出系统是否出现故障的判断，当系统出现故障时，处理器6输出故障信号，该故障信号经数据采集器5传送至故障指示灯7，导通故障指示灯予以提示；系统复位按钮8产生系统复位信号，所述系统复位信号经数据采集器5传送给处理器6，处理器6接收到系统复位信号后，向计数器4和数据采集器5发送重新初始化信号，系统即开始运行。
实施例2
本实施例使用实施例1所述单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统进行烟丝消耗量的计量，其工作流程如下：
1、主线程流程
所述主线流程如图6所示，用于初始化计数器4和数据采集器5，并判断系统是否处于正常状态，该主线程运行于计算机6上，计算机起动后即开始运行，步骤如下：
(1)初始化计数器4和数据采集器6；
(2)将烟支计数1和烟支计数2初始化为0，烟支计数1定义为由计数器输出的Z脉冲计数值计算的单支烟数量(序号)，烟支计数2定义为由数据采集器发出的中断请求信号计算的单支烟数量(序号)；
(3)读取计数器4输出的Z脉冲计数值，该值乘以2后得到烟支计数1；
(4)求烟支计数1和烟支计数2差的绝对值，当该值小于3则系统处于正常状态，否则，系统处于故障状态，通过数据采集器输出故障信号，系统处于故障状态时，根据数据采集器的输入的复位信号复位计数器和数据采集器的寄存器和IO通道，将烟支计数1和烟支计数2重置为0；
(5)主线程等待5ms；
(6)重复步骤(2)至(5)的操作。
2、中断程序流程
所述中断程序流程如图7所示，用于计算单支烟条的烟丝消耗量，并进行累加，得到单台卷烟机一个工作班的烟丝消耗量。数据采集器5每完成512个烟条密度信号的采样后，向计算机6发出一个中断请求信号，计算机收到该请求信号后，产生中断，调用该中断程序，中断程序启动后，按以下步骤运行：
(1)读取数据采集器输出的使能信号，并判断是否使能，如果使能，则进入步骤(2)，否则，跳至步骤(6)；
(2)判断系统是否处于正常状态(判断方法见上述主线程流程)，若系统正常，则进入步骤(3)，否则，跳至步骤(6)；
(3)判断是否要将累计烟丝消耗量清零，不需要清零则进入步骤(4)，否则，将累计烟丝消耗量清零，并跳至步骤(6)；
(4)通过下式计算单支烟条的烟丝消耗量：
W＝K*ln(V0/V)
式中，W为单支烟条的烟丝消耗量，单位为mg，Vo为无烟条通过密度检测器时，数据采集器输出的电压值，V为数据采集器采集的各烟条的密度信号所转换成的电压信号的平均值，K为比例系数，它与烟条长度、烟丝湿度等参数有关，通过系统校准可得到，本实施实例中K值为0.05～0.09。
(5)累加烟丝消耗，将该单支烟条的烟丝消耗量与该支烟条之前的累计烟丝消耗量相加，得到当前烟丝消耗量，并将相加结果予以存储；
(6)计算烟支计数2，算法为原烟支计数2加上2等于当前烟支计数2；
(7)程序结束
按上述流程运行，当卷烟机一个工作班结束后，即可获得该工作班的烟丝消耗总量。
Claims (10)
1.一种单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法，其特征在于通过实时测量卷烟机生产的烟条的密度和烟条的数量，计算出单台卷烟机的烟丝消耗量。
2.根据权利要求1所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量方法，其特征在于卷烟机每生产一支烟条，实时测量该支烟条的密度，并将该支烟条的密度信号转换成电信号，通过所述电信号计算出该支烟条的烟丝消耗量，然后将所计算出的该支烟条的烟丝消耗量与其之前的累计烟丝消耗量相加。
3.一种单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于该系统包括烟条运行检测器(1)、烟条密度检测器(2)、切刀位置检测器(3)、计数器(4)、数据采集器(5)和处理器(6)；
烟条运行检测器(1)与数据采集器(5)连接，将其产生的使能信号传送给数据采集器，并通过数据采集器(5)将所述使能信号传送给处理器(6)；
烟条密度检测器(2)与数据采集器(5)连接，用于实时检测每支烟条的密度，并将每支烟条的密度信号转换成电信号传送至数据采集器(5)；
切刀位置检测器(3)与计数器(4)连接，卷烟机切刀(9)每转一周，切刀位置检测器产生一个开始脉冲信号Z和多个切刀位置脉冲信号A，并将所产生的开始脉冲信号Z和切刀位置脉冲信号A传送给计数器(4)；
计数器(4)与数据采集器(5)连接，计数器(4)将接收到的开始脉冲信号Z滤波延迟后产生Z’脉冲，并将所述Z’脉冲传送给数据采集器(5)作为数据采集器的开始采集信号，计数器(4)将接收到的切刀位置脉冲信号A滤波后产生克隆A’脉冲，并将所述A’脉冲传送给数据采集器(5)作为数据采集器的采样信号；
数据采集器(5)与处理器(6)连接，数据采集器(5)每接收到一个Z’脉冲开始采集卷烟机所生产的一支烟条的密度电信号，每接收到一个A’脉冲，采集一支烟条的一个密度电信号，并将采集的烟条密度电信号传送给处理器，当一支烟条的密度电信号采集完后，向处理器发出中断请求信号，处理器接收到所述中断请求信号后，产生中断，当接收到烟条运行检测器所产生的使能信号后，启动计算程序计算出一支烟条的烟丝消耗量，然后将计算结果与该支烟条之前的累计烟丝消耗量相加，并将相加结果予以存储。
4.根据权利要求3所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于还包括分别与数据采集器(5)连接的故障指示灯(7)和系统复位按钮(8)；
计数器(4)还与处理器(6)连接，对接收到开始脉冲信号Z进行计数，并将开始脉冲信号Z的计数值传送给处理器(6)；
处理器(6)将依据接收到的来自计数器的开始脉冲信号Z的计数值计算的烟支数量与依据接收到的来自数据采集器的中断请求信号计算的烟支数量进行比较，作出系统是否出现故障的判断，当系统出现故障时，处理器(6)输出故障信号，该故障信号经数据采集器(5)传送至故障指示灯(7)，导通故障指示灯予以提示；
系统复位按钮(8)产生系统复位信号，所述系统复位信号经数据采集器(5)传送给处理器(6)，处理器(6)接收到系统复位信号后，向计数器(4)和数据采集器(5)发送重新初始化信号。
5.根据权利要求3或4所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于所述烟条密度检测器(2)为放射源密度检测器或微波密度检测器或红外线密度检测器。
6.根据权利要求3或4所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于所述处理器(6)为计算机或单片机或PLC。
7.根据权利要求5所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于所述处理器(6)为计算机或单片机或PLC。
8.根据权利要求3或4所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于所述切刀位置检测器(3)为编码器，所述计数器(4)和数据采集器(5)为PCI总线卡，所述烟条运行检测器(1)为光电开关。
9.根据权利要求5所述的单台卷烟机烟丝消耗量动态计量系统，其特征在于所述切刀位置检测器(3)为编码器，所述计数器(4)和数据采集器(5)为PCI总线卡，所述烟条运行检测器(1)为光电开关。
10.根据权利要求6所述的单台卷烟机烟丝消耗动量态计量系统，其特征在于所述切刀位置检测器(3)为编码器，所述计数器(4)和数据采集器(5)为PCI总线卡，所述烟条运行检测器(1)为光电开关。
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