CN103950770A - 一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法及其装置，包括纸边高度位置的适时检测机构、反馈机构和高度位置调整的执行机构，在施胶前利用一对对射光导纤维测头适时检测纸边高度位置，光导纤维测头光电信号转换成模拟量，通过控制程序PLC处理与预设数据比较，在满足设定条件后，给出信号到控制执行机构的伺服电机控制器控制伺服电机的运转，带动与电机轴相连的偏心滚轮机构，偏心滚轮的位置决定导纸板的相应位置，通过控制偏心滚轮位置实现纸边高度位置的适时调整。本发明具有如下特点：一是全自动闭环控制；二是可通过人机界面实现微调。
Description
技术领域
本发明涉及烟草机械，即一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法及其装置。
背景技术
目前，各种中、高及超高速卷烟机械，其卷烟纸经引纸辊牵引，通过多组导纸辊进入烟枪，在搭口处施胶后包裹烟丝束形成烟条。卷烟纸在较高线速度下，纸边高度位置会出现波动，当烟枪搭口处施胶纸边的高度位置出现变化时，将直接影响施胶效果，即胶线位置发生波动，进而影响烟条卷制质量和机组运行情况。
目前，出现纸边高度位置波动时，一般通过螺纹机构手动调节导纸板的位置来调节纸边高度，减少波动，但该方式稳定性不够，且准确性依赖于操作者的调节经验。
发明内容
针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种用于解决纸边高度位置出现变化时的自动纠偏的方法及其装置。
这种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法，其特征在于，在施胶前利用一对对射光导纤维测头适时检测纸边高度位置，光导纤维测头光电信号转换成模拟量，通过控制程序PLC处理与预设数据比较，在满足设定条件后，给出信号到控制执行机构的伺服电机控制器控制伺服电机的运转，带动与电机轴相连的偏心滚轮机构，偏心滚轮的位置决定导纸板的相应位置，通过控制偏心滚轮位置实现纸边高度位置的适时调整。
这种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的装置，包括纸边高度位置的适时检测机构、反馈机构和高度位置调整的执行机构。
在图3中，纸边高度位置的适时检测机构，包括固定在烟枪底座中的对称放置的一个发光检测头和一个接受光检测头，它们用中底板固定，上述两个检测头两侧用小压板和前边板固定，发光检测头中有一个发光光导纤维测头、一个转折棱镜和一个透光玻璃，它们用胶粘接固定，接受光检测头中有一个接受光光导纤维测头、一个转折棱镜和一个透光玻璃，也用胶粘接固定，卷烟纸位于上述两个转折棱镜之间。
在图1中，反馈机构中的光导纤维测头5发射端发出的向上平行光束6经检测头4中安装的转折棱镜3转折成水平方向的平行光束7，经过卷烟纸2后，被遮挡部分返回，未遮挡部分进入对称放置的检测头4，经转折棱镜3变向成向下的接收平行光束8进入接收端光导纤维测头5，计算机根据接收平行光束的区域与预设位置比较，得出纸边的具体高度位置。
在图2中，高度位置调整的执行机构，包括传动件20，传动件20中包含伺服电机、一对同步带轮和同步带，其中一个同步带轮直接安装在电机轴上，通过同步带与另一同步带轮连接，伺服电机通过传动件20传递旋转运动至偏心轴14，偏心轴14由一对轴承安装在轴承座15中，轴承座15用螺钉固定在底板9上；滚轮13安装在偏心轴14的偏心部位，偏心轴14的旋转带动滚轮13中心位置上下摆动；定位轴11用螺钉固定在底板9上，压缩弹簧12套在定位轴11上，一端与底板9接触，另一端与座18的孔端接触，座18通过线性滑动轴承17连接在定位轴11上，顶板16用螺钉连接在座18一端，安装面与滚轮13接触构成滚动副，与压缩弹簧12共同作用，带动座18通过线性滑动轴承17在定位轴11上滑动，导板装置21用螺钉安装在座18上，卷烟纸带19经过导板装置21，实现向上或向下的移动，导向销10限制导板装置21的方向。
这种装置具有如下特点：一是全自动闭环控制；二是可通过人机界面实现微调。
附图说明
图1是本发明的检测原理示意图；
图2是本发明的调整执行机构示意图；
图3是本发明的检测测头装配示意图；
图4是本发明的系统电气连接图;
图5是本发明的系统控制示意图（使用标准PID控制器）。
图中：
1—烟条 2—卷烟纸 3—转折棱镜
4—检测头 5—光导纤维测头 6—发射平行光束
7—转折平行光束 8—接收平行光束 9—底板
10—导向销 11—定位轴 12—压缩弹簧
13—滚轮 14—偏心轴 15—轴承座
16—顶板 17—线性滑动轴承 18—座
19—卷烟纸带 20—传动件 21—导板装置
22—透光玻璃 23—前边板 24—中底板
25—烟枪底座 26—小压板。
具体实施方式
在图1中，光导纤维测头5发射端发出的向上平行光束6经检测头4中安装的转折棱镜3转折成水平方向的平行光束7，经过卷烟纸2后，被遮挡部分返回，未遮挡部分进入对称放置的检测头4，经转折棱镜3变向成向下的接收平行光束8进入接收端光导纤维测头5。计算机根据接收平行光束的区域与预设位置比较，得出纸边的具体高度位置。
在图2中，传动件20中包含伺服电机、一对同步带轮、同步带及其它附件，其中一个同步带轮直接安装在电机轴上，通过同步带与另一同步带轮连接。伺服电机通过传动件20传递旋转运动至偏心轴14，偏心轴14由一对轴承安装在轴承座15中，轴承座15用螺钉固定在底板9上；滚轮13安装在偏心轴14的偏心部位，偏心轴14的旋转带动滚轮13中心位置上下摆动；定位轴11用螺钉固定在底板9上，压缩弹簧12套在定位轴11上，一端与底板9接触，另一端与座18的孔端接触，座18通过线性滑动轴承17连接在定位轴11上，顶板16用螺钉连接在座18一端，安装面与滚轮13接触构成滚动副，与压缩弹簧12共同作用，带动座18通过线性滑动轴承17在定位轴11上滑动。导板装置21用螺钉安装在座18上，卷烟纸带19经过导板装置21，实现图示箭头方向的移动。导向销10限制导板装置21的方向。
在图3中，检测头4上用胶粘接光导纤维测头5、转折棱镜3，实现平行光的90°转折，用透光玻璃22封闭（胶粘接），形成改装的光导纤维测头（简称测头）。测头整体从烟枪底座25底部穿过，用压板固定。中底板24、小压板26、前边板23加工出通孔保证测头穿过，小压板26、前边板23在测头相对位置加工出空槽，不允许对光线有遮挡。
在图4和图5中，光导纤维测头光电信号转换成模拟量，通过PLC处理给出信号到伺服电机控制器控制伺服电机的运转。
图5示意了控制系统的工作方式，该控制程序在PLC中运行，但不仅限于在PLC中运行。控制程序使用了一个标准的PID控制器， 其中MAN_ON设置输入“启用比例作用”，用于中断控制回路，使用手动值作为操作值进行设置。PVPER_ON设置从I/O读取过程变量。P_SEL用于在PID算法中单独激活或取消激活PID操作 。I_SEL 在PID算法中单独激活或取消激活PID操作的I操。INT_HOLD 设置输入“积分作用暂停”可以“冻结”积分器的输出。I_ITL_ON 设置输入“积分作用初始化打开”可以将积分器的输出连接到输入I_ITL_VAL。D_SEL用于在算法中单独激活或取消激活 “微分作用”，即D操作。CYCLE 块调用间的时间必须为常数。“采样时间”输入指定块调用之间的时间。SP_INT“内部设定值”输入用于指定设定值。PV_IN 可以在“过程变量输入”输入设置初始化值，也可以连接浮点格式的外部过程变量。PV_PER 将I/O格式的过程变量连接到“过程变量外设”输入处的控制器。MAN “手动值”输入用于通过操作员界面功能设置手动值。GAIN “比例值”输入指定控制器增益。TI“复位时间”输入决定积分器的时间响应。TD “微分时间”输入决定微分单元的时间响应。TM_LAG操作的算法包括可以在“微分作用的时间延迟”输入分配的时间延迟。DEADB_W将死区应用于出错。“死区带宽”输入决定死区的大小。LMN_HLM操作值始终受上限和下限的限制。“操作值上限”输入指定上限。LMN_LLM操作值始终受上限和下限的限制。“操作值下限”输入指定下限。PV_FAC “过程变量因子”输入与过程变量相乘。该输入用于调整过程变量范围。PV_OFF“过程变量偏移量”输入与过程变量相加。该输入用于调整过程变量范围。LMN_FAC将“操作值因子”输入与操作值相乘。该输入用于调整操作值范围。LMN_OFF将“操作值偏移量”与操作值相加。该输入用于调整操作值范围。I_ITLVAL可以在输入I_ITL_ON设置积分器的输出。将初始化值应用于输入“积分作用的初始化值”。DISV为进行前馈控制，将干扰变量连接到输入“干扰变量”。LMN有效的操作值为 “操作值”输出处的浮点格式输出。LMN_PER将I/O格式的操作值连接到“操作值外设” 输出的控制器。QLMN_HLM操作值始终受上限和下限的限制。如果输出为“达到操作值上限”，则表明已超过上限。QLMN_LLM 操作值始终受上限和下限的限制。如果输出为“达到操作值下限”，则表明已超过下限。LMN_P “比例组件”输出包含调节变量的比例组件。LMN_I “积分组件”输出包含操作值的积分组件。LMN_D“微分组件”输出包含操作值的微分组件。PV REAL有效过程变量为“过程变量”输出处的输出。ER有效出错为“出错信号”输出处的输出。
Claims (3)
1. 一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法，其特征在于，在施胶前利用一对对射光导纤维测头适时检测纸边高度位置，光导纤维测头光电信号转换成模拟量，通过控制程序PLC处理与预设数据比较，在满足设定条件后，给出信号到控制执行机构的伺服电机控制器控制伺服电机的运转，带动与电机轴相连的偏心滚轮机构，偏心滚轮的位置决定导纸板的相应位置，通过控制偏心滚轮位置实现纸边高度位置的适时调整。
2.一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的装置，包括纸边高度位置的适时检测机构、反馈机构和高度位置调整的执行机构，其特征在于，纸边高度位置的适时检测机构，包括固定在烟枪底座中的对称放置的一个发光检测头和一个接受光检测头，它们用中底板固定，上述两个检测头两侧用小压板和前边板固定，发光检测头中有一个发光光导纤维测头、一个转折棱镜和一个透光玻璃，它们用胶粘接固定，接受光检测头中有一个接受光光导纤维测头、一个转折棱镜和一个透光玻璃，也用胶粘接固定，卷烟纸位于上述两个转折棱镜之间；
反馈机构中的光导纤维测头（5）发射端发出的向上平行光束（6）经检测头（4）中安装的转折棱镜（3）转折成水平方向的平行光束（7），经过卷烟纸(2)后，被遮挡部分返回，未遮挡部分进入对称放置的检测头(4)，经转折棱镜(3)变向成向下的接收平行光束(8)进入接收端光导纤维测头(5)，计算机根据接收平行光束的区域与预设位置比较，得出纸边的具体高度位置；
高度位置调整的执行机构，包括传动件(20)，传动件(20)中包含伺服电机、一对同步带轮和同步带，其中一个同步带轮直接安装在电机轴上，通过同步带与另一同步带轮连接，伺服电机通过传动件（20）传递旋转运动至偏心轴（14），偏心轴（14）由一对轴承安装在轴承座（15）中，轴承座（15）用螺钉固定在底板（9）上；滚轮（13）安装在偏心轴（14）的偏心部位，偏心轴(14)的旋转带动滚轮(13)中心位置上下摆动；定位轴(11)用螺钉固定在底板(9)上，压缩弹簧(12)套在定位轴(11)上，一端与底板(9)接触，另一端与座(18)的孔端接触，座(18)通过线性滑动轴承（17）连接在定位轴（11）上，顶板（16）用螺钉连接在座（18）一端，安装面与滚轮（13）接触构成滚动副，与压缩弹簧（12）共同作用，带动座（18）通过线性滑动轴承（17）在定位轴（11）上滑动，导板装置（21）用螺钉安装在座（18）上，卷烟纸带（19）经过导板装置（21），实现向上或向下的移动，导向销（10）限制导板装置（21）的方向。
3.根据权利要求1所述的一种用于卷烟纸边高度位置自动纠偏的方法，其特征在于，该控制程序在PLC中运行，但不仅限于在PLC中运行，控制程序使用了一个标准的PID控制器，其中MAN_ON设置输入“启用比例作用”，用于中断控制回路，使用手动值作为操作值进行设置，PVPER_ON设置从I/O读取过程变量，P_SEL用于在PID算法中单独激活或取消激活PID操作，I_SEL 在PID算法中单独激活或取消激活PID操作的I操，INT_HOLD 设置输入“积分作用暂停”可以“冻结”积分器的输出，I_ITL_ON 设置输入“积分作用初始化打开”可以将积分器的输出连接到输入I_ITL_VAL；D_SEL用于在算法中单独激活或取消激活 “微分作用”，即D操作，CYCLE 块调用间的时间必须为常数，“采样时间”输入指定块调用之间的时间，SP_INT“内部设定值”输入用于指定设定值，PV_IN 可以在“过程变量输入”输入设置初始化值，也可以连接浮点格式的外部过程变量，PV_PER 将I/O格式的过程变量连接到“过程变量外设”输入处的控制器，MAN “手动值”输入用于通过操作员界面功能设置手动值，GAIN “比例值”输入指定控制器增益，TI“复位时间”输入决定积分器的时间响应，TD “微分时间”输入决定微分单元的时间响应，TM_LAG操作的算法包括可以在“微分作用的时间延迟”输入分配的时间延迟，DEADB_W将死区应用于出错，“死区带宽”输入决定死区的大小，LMN_HLM操作值始终受上限和下限的限制，“操作值上限”输入指定上限，LMN_LLM操作值始终受上限和下限的限制，“操作值下限”输入指定下限，PV_FAC “过程变量因子”输入与过程变量相乘，该输入用于调整过程变量范围，PV_OFF“过程变量偏移量”输入与过程变量相加，该输入用于调整过程变量范围，LMN_FAC将“操作值因子”输入与操作值相乘，该输入用于调整操作值范围，LMN_OFF将“操作值偏移量”与操作值相加，该输入用于调整操作值范围，I_ITLVAL可以在输入I_ITL_ON设置积分器的输出，将初始化值应用于输入“积分作用的初始化值”，DISV为进行前馈控制，将干扰变量连接到输入“干扰变量”，LMN有效的操作值为 “操作值”输出处的浮点格式输出，LMN_PER将I/O格式的操作值连接到“操作值外设” 输出的控制器，QLMN_HLM操作值始终受上限和下限的限制，如果输出为“达到操作值上限”，则表明已超过上限，QLMN_LLM 操作值始终受上限和下限的限制，如果输出为“达到操作值下限”，则表明已超过下限，LMN_P “比例组件”输出包含调节变量的比例组件，LMN_I “积分组件”输出包含操作值的积分组件；LMN_D“微分组件”输出包含操作值的微分组件，PV REAL有效过程变量为“过程变量”输出处的输出，ER有效出错为“出错信号”输出处的输出。
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