CN102095484B

CN102095484B - 电秤秤重误差的监测方法

Info

Publication number: CN102095484B
Application number: CN2010105632669A
Authority: CN
Inventors: 郭榕华; 吴永生; 陈满金; 詹建胜; 江泉; 游文海
Original assignee: Longyan Tobacco Industry Co Ltd
Current assignee: Longyan Tobacco Industry Co Ltd
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-11-29
Also published as: CN102095484A

Abstract

本发明涉及一种电秤秤重误差的监测方法，包括：设定混丝线上掺配秤的延时时间和延时误差；计算延时误差所引起的重量偏差；采集各个掺配秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入各个掺配秤对应的堆栈；从堆栈中取出当前时刻的各个掺配秤分别对应的延时前的累计重量，并将延时前的累计重量进行累加，获得虚拟秤的累计重量；根据加香秤累计重量和虚拟秤累计重量及重量偏差计算累计重量比较偏差，并判断是否处于预设偏差范围之外，是则发出报警。本发明还涉及另一种秤秤重误差的监测方法。本发明通过判断比较偏差是否超出允许范围的方式来发现秤重偏差的问题及进行报警，便于技术人员及时调整，降低工艺质量事故发生的可能性。

Description

电秤秤重误差的监测方法

技术领域

本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种混丝线上电秤秤重误差的监测方法。

背景技术

电秤是烟草生产线的重要设备，通过电秤可以实现恒流量喂料。电秤的全称是电子皮带秤，是生产线对连续通过运输皮带的物料进行秤重的计量设备，输出瞬时重量流量和累计重量，如：4000kg/h；60000kg。在烟草生产中，需要对掺配后的烟丝进行香精添加。掺配的烟丝包括烘后主秤秤量的烟丝和其他掺配秤秤量的烟丝，其中烘后主秤秤量出烟丝的流量，其它掺配秤根据烘后主秤秤量出的烟丝流量按一定比例控制其它烟丝的流量，从而达到均匀掺配。加香秤所测量的流量则用于控制香精施加。

目前，主要是依靠各电秤自身的可靠性来保证生产过程中秤重的准确性，为了保证计量设备的秤重准确性，有严格的维护和操作规程，专职计量员定期检测校秤，每投入运行前电秤要进行调零，消除误差。

如果电称运行中称重传感器、测量皮带速度的偏码器出现故障或外围因素如：堵料等，则可能导致电称秤重偏差。因此秤重偏差如果不能够及时检查出来，则会造成严重的工艺事故。

发明内容

本发明的目的是提出一种电秤秤重误差的监测方法，能够及时检查出电秤的秤重误差，实现秤重偏差的报警。

为实现上述目的，本发明提供了一种电秤秤重误差的监测方法，包括：

设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

根据所述烟丝运动速度和混丝线的平均流量计算所述延时误差所引起的重量偏差；

采集各个掺配秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入各个掺配秤对应的堆栈；

从堆栈中取出当前时刻的各个掺配秤分别对应的延时前的累计重量，并将所述延时前的累计重量进行累加，获得由各个掺配秤构成的虚拟秤的累计重量；

根据采集的当前时刻的加香秤累计重量和虚拟秤的累计重量及重量偏差计算累计重量比较偏差，并判断所述累计重量比较偏差是否处于预设偏差范围之外，如果处于预设偏差范围之外，则发出报警。

进一步的，所述掺配秤包括烘后主秤、小线电子秤、梗丝秤、膨胀丝秤、回收短丝秤和旁丝线配比秤。

进一步的，所述各个掺配秤的延时时间根据各个掺配秤到加香秤之间的测量距离和烟丝运动速度计算得出。

进一步的，在计算累计重量比较偏差时，如果虚拟秤的累计重量大于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取负值，如果虚拟秤的累计重量小于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取正值，如果虚拟秤的累计重量等于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取零。

为实现上述目的，本发明还提供一种电秤秤重误差的监测方法，包括：

设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

采集虚拟秤和加香秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入两个对应的堆栈；

从堆栈中取出当前时刻的虚拟秤和加香秤分别对应的延时前的累计重量，并将当前时刻累计重量减去所述延时前的累计重量，获得虚拟秤和加香秤单位时间累计重量增量，也称为单位时间流量；

根据增量时间内的虚拟秤和加香秤的单位时间流量计算增量比较偏差，并判断所述增量比较偏差是否处于预设偏差范围之外，如果处于预设偏差范围之外，则发出报警。

进一步的，所述增量时间的范围为1～5分钟。

进一步的，所述堆栈的容量设为增量时间内压入的数据量。

进一步的，所述增量比较偏差比电秤允许总偏差大1％。

基于上述技术方案，本发明结合延时因素形成虚拟秤的概念，并分别对累计重量和增量进行比较偏差的计算，通过判断比较偏差是否超出允许范围的方式来发现秤重偏差的问题及进行报警，方便技术人员及时调整，降低工艺质量事故发生的可能性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明混丝线现场模拟示意图。

图2为本发明混丝线烟丝掺配示意图。

图3为本发明虚拟秤的累计重量与加香秤的累计重量的比较图。

图4为本发明电秤报警范围示意图。

图5为本发明电秤秤重误差的监测方法的一实施例的流程示意图。

图6为本发明由延时误差引起的流量误差的示意图。

图7为本发明电秤秤重误差的监测方法的另一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

为了便于理解本发明的应用场景，通过图1提供了一张本发明混丝线现场模拟示意图。在图1中，各个掺配秤排列在从右向左运行的烟丝传送带1的上下两侧，烟丝传送带的左侧一端到达加香秤8，烟丝掺配的过程就在烟丝传送带1的传送过程中完成。可以看到，掺配秤包括烘后主秤3、小线电子秤2、梗丝秤5、膨胀丝秤4、回收短丝秤6和旁丝线配比秤7，与加香秤8的距离各不相同，因此延时时间也各不相同，需要测试获得。

如图2所示，为本发明混丝线烟丝掺配示意图。掺配电子秤群主要根据烘后主秤的流量按一定的配比掺合各种烟丝，混合后的烟丝经烟丝传送带送到加香秤，那加香秤的累计重量等于掺配电子秤群的累计重量之和，只是时间上滞后掺配电子秤群。也可以说，掺配电子秤群的累计重量经过定时间延时将等于加香秤累计重量。如果把各掺配秤烟丝到加香秤的延时时间都测算出来，将各掺配电子秤的累计重量经延时再相加，相加的值应在一定范围内等于加香秤累计重量。各掺配电子秤的累计重量经延时再相加，实际上等于在加香秤的物理位置虚拟一台电子秤。这台虚拟秤由各掺配电子秤组成。加香秤和虚拟电子秤是对相同的烟丝进行秤重，通过对比两台电子秤的累计重量差值是否在允许误差内，来判断电子秤重是否准确。

延时时间的测定需要根据实际情况决定，例如：烟丝运动的设计速度是0.8m/s，而实测烟丝传送带的实际速度也是0.8m/s。因此通过电子秤之间的距离，除以0.8m/s就可求出各掺配秤之间的时间差，再加上从烟丝传送带到加香秤的时间，可得出各掺配秤大概需要延时的时间。下表经过测试、计算得出各掺配秤的延时时间。

电子秤	延时时间	电子秤	延时时间
				烘后主秤	62秒	膨胀烟丝秤	58秒
小线电秤	64秒	回收短丝秤	54秒
				梗丝秤	60秒	旁丝线配比秤	48秒

由于受各种原因的限制，测量得到的延时时间与烟丝从掺配秤到加香电子秤的实际时间可能存在偏差，从而产生延时误差的问题。在这里假设取延时误差为±2.5秒，烟丝距离加香电子秤的距离为±2.5s×0.8m/s＝±2m。如果混丝线生产平均流量为8000kg/h，延时误差引起的重量偏差为8000kg/h÷3600×(±2.5)＝±5.56kg。如果延时时间比实际时间短，等于烟丝没有到加香秤，虚拟秤已经有重量，造成虚拟秤重量大于加香秤重量的假象。因此虚拟秤重量大于加香秤重量，要排除可能是延时时间偏短造成的，延时误差重量取负值-5.56kg。同理当虚拟秤重量小于加香秤重量，延时误差重量取正值+5.56kg。

如图3所示，为本发明虚拟秤的累计重量与加香秤的累计重量的比较图。在对虚拟秤的累计重量与加香秤的累计重量比较时，要考虑电子秤本身的正常误差，电子秤的正常允许误差是5‰。假如以加香秤重量为比较参考标准，当虚拟电子秤的累计重量是上偏差，加香电秤的累计重量是下偏差，那它们之间的总偏差将达到1％，反之，当加香电秤的累计重量是上偏差，虚拟电子秤的累计重量是下偏差，那它们之间的总偏差将达到-1％。只要两电秤的重量比较偏差的绝对值小于1％，都在允许范围内。

如果在比较虚拟秤与加香秤的累计重量时出现较大的偏差，并不能判断出是具体哪台电秤有故障，但可以确定有一台电秤发生测量故障，这主要是因为在烟丝加工中两台电秤同时发生故障的可能性极低，而具体哪台电秤发生故障则由技术人员通过校秤才能确认。

将加香秤累计重量作为比较的参照量，如图4所示，区域A是比较偏差超过-1％的区域。此时加香秤的累计重量为最大上偏差+5‰，虚拟秤的累计重量为最大下偏差-5‰；区域B是比较偏差超过1％的区域。此时加香秤的累计重量为最大下偏差-5‰，虚拟电子秤的累计重量为最大上偏差+5‰。当两电秤的重量比较偏差出现在区域A或区域B时，它们偏差绝对值大于1％，超出预设偏差范围，则可断定电子秤发生故障。

基于前述对虚拟秤、延时误差的说明，下面提供一个采用累计重量比较方式的电秤秤重误差的监测方法的实施例。该实施例如图5所示，包括以下步骤：

步骤101、设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

步骤102、根据所述烟丝运动速度和混丝线的平均流量计算所述延时误差所引起的重量偏差；

步骤103、采集各个掺配秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入各个掺配秤对应的堆栈；

步骤104、从堆栈中取出当前时刻的各个掺配秤分别对应的延时前的累计重量，并将所述延时前的累计重量进行累加，获得由各个掺配秤构成的虚拟秤的累计重量；

步骤105、根据采集的当前时刻的加香秤累计重量和虚拟秤的累计重量及重量偏差计算累计重量比较偏差，并判断所述累计重量比较偏差是否处于预设偏差范围之外，如果处于预设偏差范围之外，则发出报警。

在本实施例中，以加香秤累计重量作为比较参照量，并考虑到延时误差因素的影响，累计重量比较误差的计算公式可以下列公式表示：

在上式中，如果虚拟秤累计重量大于加香秤累计重量，则延时误差重量取负值，同理当虚拟秤累计重量小于加香秤累计重量，延时误差重量取正值。

在本实施例中采用的累计重量比较方式能够比较简便的判断出混丝线中电子秤是否出现故障，而且这种监测方式比较可靠，且考虑了延时误差的因素，因此也具备一定的准确性，方便技术人员及时调整，降低工艺质量事故发生的可能性。

累计重量比较方式虽然提供了一种方便的监测电秤秤重误差的方法，还存在灵敏度、报警及时性和数据处理等方面有待改进的地方。例如：假设连续生产3批、每批重量为8000kg的情况下(3批全部生产完成累计重量为24000kg)，混丝线生产平均流量为8000kg/h，当2批生产完，两台电子秤(虚拟秤和加香秤)的累计重量均为16000kg(此时两电秤累计重量比较误差为零)。当生产第3批时加香秤的秤重不准确，发生-5％的偏差，秤重显示重量只有实际重量0.95％，此时虚拟电秤平均流量为8000kg/h，加香秤平均流量为8000kg/h＊0.95％＝7600kg/h。需要t时间累计重量比较误差才能超出1％的范围，此时虚拟电秤累计重量为16000kg+8000kg/h＊t，加香秤累计重量为16000kg+7600kg/h＊t，输出报警。根据累计重量比较偏差计算公式可得下列不等式：

| \frac{[16000 + 8000 t] - [16000 + (8000 \times 0.95) t] - 5.56}{16000 + (8000 \times 0.95) t} | > 0.01,

其中，[16000+8000t]表示虚拟秤累计重量，[16000+(8000×0.95)t]表示加香秤累计重量，5.56为延时时间不准确的影响。

解上述不等式可得：

t＞0.51h≈30.6(m)

从上式求出的时间可看出，当电秤发生5％偏差，要超过30分钟后才有报警输出，无法实现实时报警。因此，累计重量比较偏差随着累计重量的增加，对误差重量允许的范围也不断扩大，灵敏度降低，响应速度下降，不能实现实时报警，而且在故障排除后要清除所有电秤数据。

为了克服累计重量比较方式的不足，本发明还提供了一种基于增量比较方式的电秤秤重误差的监测方法。在实际生产过程中，每台电子秤都有瞬时流量，但它们以极快的速率大幅度波动，如果使用瞬时流量比较来监测误差，则数据处理较困难。因此可以考虑在设定的单位时间(也称增量时间)内的流量作为比较依据，该变量变化平稳，波动较之瞬时流量幅度更小，因此数据处理比较方便，而且灵敏度高。

对累计重量进行单位时间求导等于单位时间的平均流量，单位时间的平均流量等于累计重量在单位时间内的增量，因此为了获得单位时间的平均流量，只需将当前累计重量减去单位时间前的累计重量就得到单位时间内的流量。

在累计重量比较方式中提到延时误差所带来的影响，需要通过重量偏差来表现出该影响，而在单位时间累计重量增量比较方式中，延时时间不准确则可能会对单位时间(例如3分钟)的累计重量的增量造成一定影响，而这种影响不好估计，有一定的随机性，因此这里把延时时间不准确造成的流量误差定为±1％，从而可以设定增量比较偏差比电秤允许总偏差大1％，即±2％。如图6所示，为本发明由延时误差引起的流量误差(增量误差)的示意图。先假设电秤本身不存在偏差，虚拟秤重量延时处理后超前加香重量2s，求导后的流量也超前2s，t₁超前t₂也是2s。t₁到t₃是虚拟秤累计重量在3分钟内的增量(即3分钟流量)，t₂到t₄是加香秤累计重量在3分钟内的增量(即3分钟单位流量)。区域B所占时间为178s，区域A所占时间为2s，区域C所占时间为2s，加香秤与虚拟秤在区域B面积相同，它们的累计重量完全相等，它们的3分钟累计重量增量(流量)误差由区域C的面积、区域A的面积不相等引起。假设流量以1为单位上下波动，那区域B累计重量增量近似为178，区域C的累计重量增量近似为2(流量为1)，区域A的累计重量增量也近似为2(流量为1)，如果出现极端状况，令区域A的累计重量增量为0(流量为0)，这时加香秤与虚拟秤误差值为2/180≈1％。这种极端状况，连续生产中不可能出现这种状况。实际上延时时间不准确对增量比较的影响远小于1％。

基于前述对增量时间、延时误差的说明，下面提供一个采用单位时间累计重量增量比较方式的电秤秤重误差的监测方法的实施例。该实施例如图7所示，包括以下步骤：

步骤201、设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

步骤202、根据所述烟丝运动速度和混丝线的平均流量计算所述延时误差所引起的重量偏差；

步骤203、采集各个掺配秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入各个掺配秤对应的堆栈；

步骤204、从堆栈中取出当前时刻的各个掺配秤分别对应的延时前的累计重量，并将所述延时前的累计重量进行累加，获得由各个掺配秤构成的虚拟秤的累计重量；

步骤205、采集虚拟秤和加香秤各个时刻的累计重量，并将该累计重量的数值压入两个对应的堆栈；

步骤206、从堆栈中取出当前时刻的虚拟秤和加香秤分别对应的延时前的累计重量，并将当前时刻累计重量减去所述延时前的累计重量，获得虚拟秤和加香秤单位时间累计重量增量，也称为单位时间流量；

步骤207、根据增量时间内的虚拟秤和加香秤的单位时间流量计算增量比较偏差，并判断所述增量比较偏差是否处于预设偏差范围之外，如果处于预设偏差范围之外，则发出报警。

在本实施例中，堆栈容量可设为增量时间内压入的数据量。

考虑到延时时间误差对增量的影响较大，在计算增量比较偏差时，可设定为绝对值大于2％时发出报警，增量比较误差的计算公式可以下列公式表示：

其中，(虚拟秤累计重量t3-虚拟秤累计重量t1)表示增量时间内的虚拟秤的流量，(加香秤累计重量t4-加香秤累计重量t2)表示增量时间内的加香秤的流量。增量时间的选择范围可为1～5分钟，太小则受延时误差影响较大，容易产生误信号；太大则故障响应时间会比较长。

参考前面的例子，以3分钟作为增量时间，假设连续生产3批、每批重量为8000kg的情况下，混丝线生产平均流量为8000kg/h，加香称电子称重不准确，发生-5％的偏差，称重显示重量只有实际重量0.95％，需要经过t时间才能产生偏差绝对值大于1％而报警。故障3分钟后，虚拟称3分钟累计重量的增量为8000kg/h×(3÷60)＝400kg/h，加香称称3分钟累计重量的增量为8000kg/h×0.95×(3÷60)＝380kg/h，两电称3分钟累计重量的增量比较偏差为(400kg-380kg-5.56kg)÷380＝0.038，该偏差0.038大于1％，因此发生报警。

从该实例可以看出，本发明的增量比较方式能够迅速对电称的故障做出反映，即加香秤需要增量时间加上故障信号延时滤波时间就可以实现报警，故障响应时间大约在4分钟左右；而掺配秤需要增量时间加上延时时间和故障信号延时滤波时间就可以实现报警，故障响应时间大约在5分钟作用，同时对故障排除后报警自动解除。

综上所述，本发明提供了两种电秤秤重误差的监测方法的多个实施例，可以比较简便的判断出混丝线中电子秤是否出现故障，并且考虑了延时误差的因素，因此准确性较高，便于技术人员及时调整，降低工艺质量事故发生的可能性。其中累积重量比较方式的技术实现难度低，数据处理简单，而增量比较方式灵敏度高，响应时间快，基本可实现实时报警。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种电秤秤重误差的监测方法，包括：

设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

根据烟丝运动速度和混丝线的平均流量计算所述延时误差所引起的重量偏差；

2.根据权利要求1所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述掺配秤包括烘后主秤、小线电子秤、梗丝秤、膨胀丝秤、回收短丝秤和旁丝线配比秤。

3.根据权利要求1所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述各个掺配秤的延时时间根据各个掺配秤到加香秤之间的测量距离和烟丝运动速度计算得出。

4.根据权利要求1所述的电秤秤重误差的监测方法，其中在计算累计重量比较偏差时，如果虚拟秤的累计重量大于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取负值，如果虚拟秤的累计重量小于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取正值，如果虚拟秤的累计重量等于加香秤的累计重量，则所述重量偏差取零。

5.一种电秤秤重误差的监测方法，包括：

设定混丝线上各个掺配秤的延时时间和延时误差；

6.根据权利要求5所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述掺配秤包括烘后主秤、小线电子秤、梗丝秤、膨胀丝秤、回收短丝秤和旁丝线配比秤。

7.根据权利要求5所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述各个掺配秤的延时时间根据各个掺配秤到加香秤之间的测量距离和烟丝运动速度计算得出。

8.根据权利要求5所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述增量时间的范围为1～5分钟。

9.根据权利要求5所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述堆栈的容量设为增量时间内压入的数据量。

10.根据权利要求5所述的电秤秤重误差的监测方法，其中所述增量比较偏差比电秤允许总偏差大1％。