CN104210826A - 卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统 - Google Patents

Abstract

卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统，本发明在第二级来料输送皮带及后面每一级来料输送皮带均设置有与输送皮带电机连接的用于检测电机工作电流的电流检测变频器(8)，在皮带机上安装有检测烟叶轮廓的检测光栅(4)；每一级电流检测变频器(8)依序连接有PLC控制器(6)、丝杠伺服驱动器(5)，丝杠伺服驱动器(5)与拨料辊(2)连接。本发明通过检测每一级输送皮带的驱动电机的工作电流的变化或用光栅检测皮带上物料外形轮廓两种方式来反馈物料流量的变化，将反馈结果输入到均匀分料闭环控制系统，以调整拨料辊的位置。

Description

卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统

技术领域

本发明涉及卧式打叶机组技术领域，具体说是一种对卧式打叶机组分料均匀性实现闭环控制的系统。

技术背景

在烟叶的打叶复烤生产过程中，烟叶的均匀分料对打叶机组的打叶效率和烟叶的片型结构有显著的影响。在行业内传统的方法是采用各种机械结构来实现物料的均匀分料，没有对分料的效果进行在线检测和控制。传统的分料方法受设备安装和人工操作的影响经常出现分料不均的现象，导致前后几个打叶器的负荷不同而影响打叶效果。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可实现物料的均匀分料，改善打叶效率和片型结构的卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统，其机械结构部分包括多级来料输送皮带、安装于相邻两级来料输送皮带首尾之间形成落差的空间内的拨料辊，拨料辊转动方向与来料输送皮带的皮带运行方向相反，每一级拨料辊下方均设有打叶器，在第二级来料输送皮带及后面每一级来料输送皮带均设置有与输送皮带电机连接的用于检测电机工作电流的检测变频器，在皮带机上安装有检测烟叶轮廓的检测光栅；每一级电流检测变频器依序连接有PLC控制器、丝杠伺服驱动器，丝杠伺服驱动器与拨料辊连接。

本发明的PLC控制器还连接工控机，工控机与设置在来料输送皮带上方的外形轮廓检测光栅连接。

采用本发明，对于打叶机组，在生产过程中可通过检测每一级来料输送皮带的驱动电机的工作电流的变化来反馈物料流量的变化，将反馈结果输入到均匀分料闭环控制系统，控制系统调整拨料辊的位置，实现物料的均匀分料，改善打叶效率和片型结构。

当来料输送皮带负载过小，难以通过电流的变化来反馈物料流量的变化时，可通过外形轮廓检测光栅检测皮带上物料外形轮廓来反馈物料流量的变化，将反馈结果输入到均匀分料闭环控制系统，控制系统调整拨料辊的位置。

本发明还可以同时采集外型轮廓检测光栅和电流检测变频器的电流值增加检测的可靠性。

本发明通过检测每一级输送皮带的驱动电机的工作电流的变化或用光栅检测皮带上物料外形轮廓两种方式来反馈物料流量的变化，将反馈结果输入到均匀分料闭环控制系统，以调整拨料辊的位置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的单级流量控制示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示的卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统，其机械结构部分包括多级来料输送皮带、安装于相邻两级来料输送皮带首尾之间形成落差的空间内的拨料辊2，拨料辊转动方向与来料输送皮带的皮带运行方向相反，每一级拨料辊下方均设有打叶器3，在第二级来料输送皮带及后面每一级来料输送皮带均设置有与输送皮带电机连接的用于检测电机工作电流的检测变频器8，在皮带机上安装有检测烟叶轮廓的检测光栅4；每一级电流检测变频器8依序连接有PLC控制器6、丝杠伺服驱动器5，丝杠伺服驱动器5与拨料辊2连接。PLC控制器6还可连接工控机7，工控机与设置在来料输送皮带上方的外形轮廓检测光栅4连接。

本实施例包括第1级来料输送皮带机1、位于来料输送皮带机尾端下方的第1级拨料辊2、位于拨料辊2下方的1号打叶器3、第2级来料输送皮带1a、1号物料外型轮廓检测光栅4、第2级拨料辊2a、2号打叶器3a、2号物料外型轮廓检测光栅4a及第3级来料输送皮带1b，以上组件组成3级烟叶均匀分料系统。本发明还可以采用4级或更多级的烟叶均匀分料系统。拨料辊运动方向与来料输送皮带机的来料输送方向相反。在工作过程中，总的烟叶由第1级来料输送皮带机1进入打叶机组，第1级来料输送皮带机前段设置有流量控制装置以使流量稳定，烟叶到达第1级来料输送皮带机1的末端后在重力作用下下落，烟叶下落途中撞击在反转的第1级拨料辊2上，部分烟叶进入1号打叶器3，部分烟叶落到第2级来料输送皮带1a上进入下一级分料系统。本发明的烟叶均匀分料闭环控制系统与第2级及以后的每一级分料装置连接。

本发明的具体工作原理如下：烟叶首先经过第1级来料输送皮带机1，假设每小时流量K千克，要保证图1所示的3级均匀分料，就是让落入1号打叶3、2号打叶器3a、3号打叶器3b的烟叶均为每小时K/3的流量。本发明通过控制第2级来料输送皮带机1a的流量为2K/3，第3级来料输送皮带1b的流量为K/3，来达到上述目的。首先标定出第2级来料输送皮带机1a的流量为2K/3时输送皮带机1a的工作负载电流A1和第3级来料输送皮带机1b的流量为K/3时的工作负载电流A2，及相同状态下第2级来料输送皮带上外型轮廓检测光栅4和第3级来料输送皮带上外型轮廓检测光栅4a检测到的烟叶截面积S1和S2。当输送皮带的负载变化和电机工作电流在线性关系区间工作时用电流反馈控制均匀分料，当负载变化和电机工作电流不在线性区间时用外形轮廓检测光栅反馈控制均匀分料。

以第2级皮带上的分料控制系统的电流检测为例，生产过程中每5ms检测一次电流检测变频器8的电流值Ai，每20次取一次平均A与标定值A1比较当在一定时间内(例如8分钟)A总是大于A1时，说明第2级来料输送皮带1a的烟叶流量大于2K/3，进入1号打叶器的烟叶肯定小于K/3，这时PLC按照A相对A1的变化比例来控制拨料辊定位丝杠伺服驱动器5，驱动拨料辊向图1所示右侧移动(移动距离和电流变化值的比例关系可根据经验设定)。继续采集电流数据检测输送机流量变化、直至稳定为止，反之，A与标定值A1比较当在一定时间内(例如8分钟)A总是小于A1时，向反向调节控制拨料辊定位丝杠伺服驱动器5，驱动拨料辊向图1所示左侧移动。

本发明对于利用外型轮廓检测光栅检测流量的反馈，可以采用和上述相同的算法。

本发明还可以同时采集外型轮廓检测光栅4和电流检测变频器8的电流值增加检测的可靠性。

本发明系统采用输送皮带的驱动电机的工作电流检测变频器和外形轮廓检测光栅两种器件，来检测每一级皮带输送机上物料的变化是鉴于利用驱动电机的工作电流检测负载的变化情况存在检测盲区。一般当电机负载变化在额定负载的某个百分比X(X值和电机特性有关)以下时，负载的变化对工作电流的影响是非线性的且变化很不显著，只有在电机负载大于某一百分比X且工作电压频率小于50Hz时才有线性变化关系，外形轮廓检测光栅对电流检测是一个补充和相互验证作用。

当电流在线性区间变化时PLC每5ms读取一次电机的工作负载电流，每20次的电流值取平均，当检测到的平均电流值在一段时间内(大约8分钟)总是大于或小于设定电流值时，将偏离量输给闭环控制系统，控制系统驱动拨料辊定位丝杠前后运动一段预设的给定值。继续检测负载电流是否接近设定值，如此反复，从而达到控制该级皮带流量稳定目的。对于电机工作负载电流不在线性变化区间时，采用外形轮廓检测光栅每5ms检测输送上烟叶外形轮廓曲线的曲线积分值(该曲线积分值就是烟叶在皮带上的截面积)每20次对截面积值取一次平均，利用和电流控制相同的方法实现，每一级皮带输送机的烟叶流量稳定，也就保证了进入打叶器的烟叶被均匀分配。

本发明涉及的外形轮廓检测光栅是一种利用光学测距和成像技术的截面轮廓检测器件。对轮廓曲线的积分计算在工控机内完成，然后将结果传给PLC。

本发明中的电流检测变频器采用的是高性能的变频器或电流传感器。

本发明利用输送皮带电机工作电流随负载的变化规律和外形轮廓检测光栅检测打叶机组各级分料皮带上的物料的变化情况，利用多次取样然后取平均的方法消除检测值受工况及外部环境的影响。PLC根据烟叶流量的变化适度微调拨料辊定位丝杠的伸缩。最终实现，到达每个打叶机的烟叶流量相同，提高了整个大叶机组的打叶效率和片型结构的质量。

Claims (2)

1.卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统，其机械结构部分包括多级来料输送皮带、安装于相邻两级来料输送皮带首尾之间形成落差空间内的拨料辊(2)，拨料辊(2)转动方向与来料输送皮带的皮带运行方向相反，每一级拨料辊下方均设有打叶器(3)，其特征在于，在第二级来料输送皮带及后面每一级来料输送皮带均设置有与输送皮带电机连接的用于检测电机工作电流的电流检测变频器(8)，在皮带机上安装有检测烟叶轮廓的检测光栅(4)；每一级电流检测变频器(8)依序连接有PLC控制器(6)、丝杠伺服驱动器(5)，丝杠伺服驱动器(5)与拨料辊(2)连接。

2.根据权利要求1所述的卧式打叶机组分料均匀性闭环控制系统，其特征在于，PLC控制器(6)还连接工控机(7)，工控机(7)与设置在来料输送皮带上方的外形轮廓检测光栅(4)连接。