CN104432496B

CN104432496B - 一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置及测量方法

Info

Publication number: CN104432496B
Application number: CN201410682304.0A
Authority: CN
Inventors: 孙东亮; 米强; 周继武; 马思乐; 董永智; 朱战营; 刘春明; 杨江利
Original assignee: China Tobacco Shandong Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Shandong Industrial Co Ltd
Priority date: 2014-11-24
Filing date: 2014-11-24
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-11-24
Also published as: CN104432496A

Abstract

本发明公开了一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置及测量方法，所述的测量装置安装在梗签掉落口下方，所述的测量装置包括一个支架，在所述的支架内自上而下依次垂直布置有收集机构、称量机构和回收机构；所述的收集机构、称量机构和回收机构与控制系统相连，所述的控制系统与数据处理、信息输出系统相连。所述支架为上开口的箱体，底部安装有四个可调节高度的支撑地脚；按照装置的需要，在箱体侧壁上开有若干通风孔、安装孔。

Description

一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置及其测量方法。

背景技术

梗签是影响卷烟质量水平的不利因素，是造成卷烟烟支端面白点、烟支表面刺破、烟支灰色发黑的主要因素之一，并对的物理指标稳定性、烟支燃烧性能以及感官质量均会产生直接的影响。从烟丝中的梗签分布规律看，具有随机出现、难以杜绝、不可预测的特点。卷烟机梗签剔除是决定梗签是否进入卷烟的最后一道控制工艺，对卷烟中梗签含量具有决定性的影响，因此加强对卷烟机梗签剔除流量的检测，具有相当的迫切性和必要性，是保证高端产品质量精细化的重要措施之一。目前，卷烟机的梗签剔除模式主要包括以PROTOS-70se为代表的“扬场机”式二次梗签剔除系统和以PROTOS-M5为代表的“流化床”式梗签剔除系统，但两种梗签剔除系统均配置与卷烟机内部，梗签的剔除流量无法实时检测。

通过《中国烟草文献数据库》、《中国烟草科学技术数据库》、《中国烟草数字图书馆》和《国家知识产权局-互联网专利检索系统》等情报资源查询，未发现有关本项目研究内容一致或交叉的相关文献信息。

当前行业内没有卷烟机的梗签剔除流量的统一测量方法，且现行的梗签测量方式均为人工抽样检测或事后检测，导致检测结果与实际情况的符合性较差，对生产的指导性不足。

发明内容

本发明的目的是实现对卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量，实时监测梗签剔除流量的变化趋势，为控制卷烟(特别是高端产品)烟支中的梗签含量提供可靠的基础数据，以达到最终稳定卷烟产品的烟支质量离散程度，提高产品的内外在质量水平，此外还解决卷烟机剔除梗签的流量无法在线、实时测量等问题，并克服人工抽样带来的测量误差大、指导性差等难题，为卷烟机的梗签剔除流量控制提供规范、科学的数据支撑。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，所述的测量装置安装在梗签掉落口下方，所述的测量装置包括一个支架，在所述的支架内自上而下依次垂直布置有上下连通的收集机构、称量机构和回收机构；所述的收集机构、称量机构均设有在控制系统的控制能实现自动翻转的簸箕形翻板，且所述的称量机构对每次收集到的卷烟机剔除梗签进行即时称量，称量后的梗签通过收集翻板翻转到回收机构，所述的控制系统与数据处理、信息输出系统相连。

所述支架为上开口的箱体，底部安装有四个可调节高度的支撑地脚；按照装置的需要，在箱体侧壁上开有若干通风孔、安装孔。

所述收集机构包括Y形料斗I、簸箕形收集翻板I、接近开关I和步进电机I；Y形料斗I上下开口，且底部与簸箕形收集翻板I连通，且簸箕形收集翻板I由步进电机I驱动，且其处于水平位置时以至少完全堵住Y形料斗I的下口为下限；处于垂直位置时翻板I下沿与称重机构有间隙；所述接近开关I安装在簸箕形收集翻板I的底部，接近开关用以实现对簸箕形翻板I水平方向的精确定位。

所述Y形料斗I上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限，能起到收集卷烟机剔除梗签落体的作用。

所述称量机构包括Y形料斗II、簸箕形称重翻板II、接近开关II和步进电机II，Y形料斗I上下开口，且底部与簸箕形称重翻板II连通，且簸箕形称重翻板II由步进电机II驱动，且其处于水平位置时以至少完全堵住Y形料斗II的下口为下限；处于垂直位置时翻板II下沿与回收机构有间隙；所述接近开关II安装在支架内壁上，且与簸箕形收集翻板II处于水平位置时相对应，接近开关用以实现对簸箕形翻板II水平方向的精确定位。

所述的簸箕形称重翻板II与还与一个重量感应器相连。

所述Y形料斗II上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限。

所述回收机构包括Y形料斗III、回风管和三通管；Y形料斗III的下口安装有卸掉风力负压的三通管，并通过三通管与回风管直接相连。

所述Y形料斗III上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限。

所述控制系统包括可编程序控制器、两个步进电机驱动器、称重模块以及配套的操作面板，两个步进电机驱动器分别各自与步进电机I、II相连，可编程序控制器分别与两个步进电机驱动器、接近开关I、接近开关II、重量感应器、电源和操作面板相连。该控制系统具有电源开启、系统设置、称量标定、停测模式等管理功能；并能按照设置的参数，按照图4所示的流程，依次通过步进电机控制器实现2个翻板的翻转，并对每次收集到的卷烟机剔除梗签进行即时称量；在紧急情况下，通过人工选择停测模式时，能控制2个翻板自然下垂，不影响卷烟机剔除梗签的自由下落。其系统设置包括固定参数和可设参数，固定参数包括收集翻板水平保持时间(简称收集时间，t_s)；称重翻板的稳定时间(t_w)、称重时间(t_c)和回收时间(t_h)；可设参数包括时间设置、测量方式(连续或间隔)设置、间隔周期(T)设置、周期次数(N)设置、测量周期(t)设置、报警上限设置(UAL)、报警下限(LAL)设置等基本设置；其称量标定包括零点标定、标准砝码标定。

所述装置的数据处理与信息输出系统包括数据处理单元、数据输出接口、数据输出装置(如打印机、电子显示面板、警报器、存储卡)组成。其数据处理单元，可以将单次测量的重量Gi，并计算单位时间内的实时流量：Yi＝Gi÷t，并进行统计；其数据输出装置，可以根据需要，直接输出诸如流量、称量次数等数据信息，也可以通过操作面板，改为输出趋势图等图形化数据；并能实时输出警报信号。

所述装置的控制系统和数据处理与信息输出系统，可以是独立硬件存在，也可以是软硬件的多功能集合。

一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置及其测量方法，其特征是，步骤如下：

步骤(1)：调整地脚使之保持水平。

步骤(2)：按下电源开关，系统启动，开始初始化，收集翻板和称重翻板向上翻转至水平接近开关。

步骤(3)：在设置面板，设定系统时间、警报限(UAL、LAL)。

步骤(4)：称重标定

按“零点标定”，进行零点标定；然后在称重翻板放入标准砝码，按“砝码标定”按钮进行标定，然后取走砝码。

步骤(5)：选择“连续测量”或“间隔测量”。依次输入间隔周期T、周期次数N、测量周期(t)等技术参数。

步骤(6)：按下启动按钮，机构装置开始按照图3规定的流程进行卷烟机剔除梗签的收集、称重与回收，并计算出实时流量。

(1)收集翻板、称重翻板同步翻转，接近开关判断是否水平。如果是则进入(2)。

(2)判断称重翻板稳定时间t_w是否达到，如果是则进入(3)

(3)采集重量传感器信号，并判断是否达到称重时间t_c，如果是则进入(4)。

(4)打开称重翻板至垂直向下，处理重量采集信号并实时输出本次测量的重量(G_i，i取0，1，2，3……的自然数)，计算实时流量：Y_i＝G_i÷t，并存贮。判断是否达到回收时间、是否超警报限。如果是超警报限，则进入(5)。如果到达回收时间t_h，则进入(6)

(5)警报器报警。

(6)称重翻板翻转，接近开关判断是否水平。如果是则进入(7)

(7)收集翻板翻转进入垂直状态。判断收集翻板是否到达卸料时间t_x(注：t_x＝t-t_s＝t-t_w-t_c-t_h)，如果是则进入(8)。

(8)收集翻板翻转，接近开关判断是否水平。如果是，则进入(9)

(9)判断测量次数N是否达到。如果否，则进入(2)，如果是，则进入(10)。

(10)收集翻板、称重翻板保持垂直状态，停止测量，直至达到间隔周期T，则进入(1)。

步骤(7)按下停测按钮，收集翻板、称重翻板保持垂直状态。统计测量数据，总时间、测量次数、平均流量、报警次数等，并根据需要存储或打印。

步骤(8)：关闭电源，测量结束。

针对当前通用的剔除梗签流量的控制方法占用操作工的工时、增加劳动强度、检验频次不高、抽样的主管性强、取样时间控制不精确，而引起的可靠性不足、对生产指导作用难以发挥的现象，本发明公开了一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，该装置通过变抽样测量为全数测量，变离线事后检测为在线检测，变人工检测为设备自行检测，可提高卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量结果可靠性，保证卷烟中的梗签量降低到最低水平，从而对提高卷包工艺水平，促进卷烟感官质量、燃烧性能，促进卷烟外观质量的进一步提升，并在推动行业技术进步方面，均具有非常重要的现实意义。

本发明的有益效果是:

(1)通过变抽样测量为全数测量，变离线事后检测为在线检测，变人工检测为设备自行检测，可提高卷烟机梗签剔除流量的测量结果可靠性；

(2)解决了卷烟机剔除梗签的流量无法在线、实时测量等问题，并克服人工抽样带来的测量误差大、指导性差等难题，为卷烟机的梗签剔除流量控制提供规范、科学的支撑；

(3)实现对卷烟机梗签剔除流量的在线测量，实时监测来料烟丝梗签的变化趋势，有利于提高产品的内外在质量水平；

(4)可以与企业信息化系统实现实时对接，可根据需要在业务操作系统、MES系统乃至ERP等系统中实现实时的显示、监测和信息反馈，可以为生产操作人员调整、控制梗签剔除流量提供有效的实时数据信息；

(5)测量精度高，运行效率高，运行稳定。该装置的运行效率大于99.5％，周期测量误差不大于2％，班次(8个小时)累计误差不大于1％，溅出设备梗签数量小于等于10g/h。

附图说明

图1是本发明装置的机械构成示意图；

图2是本发明装置的控制系统组成示意图；

图3是本发明装置的实际参数设置表(实际案例)；

图4是本发明装置的周期控制原理图(实际案例)；

图中1.梗签掉落口，2.Y形料斗I，3.支架，4.簸箕形收集翻板I，5.Y形料斗II，6.簸箕形称重翻板II，7.重量感应器，8-1.接近开关I，8-2.接近开关II，9-1.步进电机I，9-2.步进电机II，10.Y形料斗III，11.回风管，12.三通管。

具体实施方式

下面结合附图、附表和实例对本发明装置进一步说明。

一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，包括安装在梗签掉落口1下方的支架3，由安装于支架3上的、自上而下垂直布置的收集机构、称量机构、回收机构以及控制系统、数据处理系统与信息输出系统组成。其中，支架、收集机构、称量机构和回收机构的机械部分如图1所示。

所述收集机构包括Y形料斗I2、簸箕形收集翻板I4、接近开关I8-1和步进电机I9-1；Y形料斗I2上下开口，且底部与簸箕形收集翻板I4连通，且簸箕形收集翻板I4由步进电机I9-1驱动，且其处于水平位置时以至少完全堵住Y形料斗I2的下口为下限；处于垂直位置时翻板下沿与称重机构有间隙；所述接近开关I安装支架3上，用以实现对簸箕形收集翻板I4水平方向的精确定位。

所述Y形料斗I2上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限，能起到收集卷烟机剔除梗签落体的作用。

所述称量机构包括Y形料斗II5、簸箕形称重翻板II6、接近开关II8-2和步进电机II9-2，Y形料斗II5上下开口，且底部与簸箕形称重翻板II6连通，且簸箕形称重翻板II6由步进电机II9-2驱动，且其处于水平位置时以至少完全堵住Y形料斗II5的下口为下限；处于垂直位置时翻板II6下沿与回收机构有间隙；所述接近开关II8-2安装在支架内壁上，且与簸箕形称重翻板II6处于水平位置时相对应，接近开关用以实现对簸箕形称重翻板II6水平方向的精确定位。

所述的簸箕形称重翻板II6与还与一个重量感应器II7相连。

所述Y形料斗II5上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限。

所述回收机构包括Y形料斗III10、回风管11和三通管12；Y形料斗III10的下口安装有卸掉风力负压的三通管12，并与回风管11直接相连。

所述Y形料斗III10上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限。

其控制系统组成见图2。其控制系统的主要组成硬件如下：1)采用CPU226作为控制系统的可编程控制器，将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，高速脉冲输出指令，使PLC输出端Q0.0和Q0.1能产生高速脉冲，能驱动负载，实现对整个装置的精确控制，满足自动运行的需求。2)SIWAREXMS称重模块与CPU226配合，实现对HBMPW4M-单点称重传感器产生的“应变信号-模拟信号-数字信号”的转换，实现精准称量。3)“森创”两相混合式步进电机42(K)在SD-20403电机驱动器的带动下，受CPU226的精确控制，可以实现收集翻板与称重翻板的灵活、精确配合。4)采用SIMATICSMARTLINE700触摸屏作为操作面板和信息处理与输出面板，提供了大量标准软件功能，如报警系统、配方管理、趋势功能及语言切换等，操作者能够通过触摸屏获取设备运行信息，并可通过触摸屏实现对设备的控制，实现了人机交互。5)通讯模块采用RS-422/RS485。

一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，在实际的运行案例中，该设备的固定参数和可设参数见图3，其测量方法是：

步骤(1)：调整地脚使之保持水平。

步骤(2)：按下电源开关，系统启动，开始初始化，收集翻板和称重翻板向上翻转至接近开关时停止，保持水平，堵住Y形料斗下口。

步骤(3)：在设置面板，依次设定好系统日期、时间，设定警报上限UAL＝75(g/min)，警报下限LAL＝40(g/min)。

步骤(4)：称重标定

按“零点标定”，触摸屏显示重量为0.00g；然后在称重翻板放入20g标准砝码，按“砝码标定”，触摸屏显示重量为20.00g。并取走砝码。

步骤(5)：选择“间隔测量”。依次输入：

间隔周期T＝1800(s)、

周期次数N＝12(次)、

测量周期t＝15(s)

步骤(6)：

(1)按下启动按钮，接近开关判断收集翻板、称重翻板是否水平，同时收集料斗开始收集卷烟机剔除的梗签；

(2)1秒后称重翻板稳定时间达到设定值，采集称重翻板下重量传感器信号，

(3)5秒后，称重时间达到设定值，称重翻板开启，上面的梗签在重力作用下掉落到回收机构，被回风吸走；与此同时，可编程控制器处理采集的信号并得到本次测量的重量值Gi和流量值Yi，(i为测量序，取0,1,2,3……的自然数。当i＝0时，G0和Y0均应为0)，并同步在显触摸屏上即时显示，并根据是否超越警报限而控制报警灯闪烁与否。

(4)称重翻板打开2秒后，称重翻板翻转至水平状态，同时收集翻板打开，收集到的梗签依靠重力不断穿过收集机构，最终落入称重翻板上，7秒后(注：15-1-5-2＝7)，收集翻板翻转至水平位置，完成第0次称量。

(5)按照(1-5)的顺序，依次完成12次称量。

(6)第12次称量结束，收集翻板、称重翻板打开，梗签在重力作用下，依次穿过收集机构、称重机构，落入最终落入回收机构上，被回风吸走。直至第一个测量周期30分钟(含0-12次的测量时间)结束。

(7)按照(1-6)的顺序，持续进行周期性测量。直至按下停止按钮。

步骤(7)统计测量数据(总运行总时间、单次流量值、测量次数、平均流量、报警次数等，并显示、存储，根据需要可以打印。

步骤(8)关闭电源，测量结束。

其测量的周期控制原理如图4,某班次共运行7小时。其第43次测量所得G₄₂＝14.65g，则其实时流量：Y₄₂＝14.65g÷15s×60s/min＝58.60g/min，该实时流量处于[40g/min,75g/min]的正常区间内，警报器不报警。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述的测量装置安装在梗签掉落口下方，所述的测量装置包括一个支架，在所述的支架内自上而下依次垂直布置有上下连通的收集机构、称量机构和回收机构；所述的收集机构、称量机构均设有在控制系统的控制下能实现自动翻转的簸箕形翻板，且所述的称量机构对每次收集到的卷烟机剔除梗签进行即时称量，称量后的梗签通过收集翻板翻转到回收机构，所述的控制系统与数据处理、信息输出系统相连；

2.如权利要求1所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述称量机构包括Y形料斗II、簸箕形称重翻板II、接近开关II和步进电机II，Y形料斗II上下开口，且底部与簸箕形收集翻板II连通，且簸箕形收集翻板II由步进电机II驱动，且其处于水平位置时以至少完全堵住Y形料斗II的下口为下限；处于垂直位置时翻板II下沿与回收机构有间隙；所述接近开关II安装在支架内壁上，且与簸箕形收集翻板II处于水平位置时相对应，接近开关用以实现对簸箕形翻板II水平方向的精确定位；所述的簸箕形称重翻板II还与一个重量感应器相连。

3.如权利要求2所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述回收机构包括Y形料斗III、回风管和三通装置；Y形料斗III的下口安装有卸掉风力负压的三通装置，并与回风管直接相连。

4.如权利要求3所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述Y形料斗I、II和III上下开口的形状为圆形、方形或圆形与方形的组合，其斜面角度以至少保证卷烟机剔除梗签能自由下滑为下限，能起到收集卷烟机剔除梗签落体的作用。

5.如权利要求1所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述控制系统包括可编程序控制器、两个步进电机驱动器、称重模块以及配套的操作面板，两个步进电机驱动器分别与步进电机I、II相连，可编程序控制器分别与两个步进电机驱动器、接近开关I、接近开关II、称重模块、重量感应器、电源和操作面板相连。

6.如权利要求1所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量装置，其特征在于：所述装置的数据处理、信息输出系统包括数据处理单元、数据输出接口、数据输出装置；其数据处理单元，将单次测量的重量G_i，并计算单位时间内的实时流量：Y_i＝G_i÷t，并进行统计；其数据输出装置，根据需要，直接输出流量、称量次数，或通过操作面板，改为输出图形化数据；并能实时输出警报信号。

7.一种卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量方法，其特征是，步骤如下：

步骤(1)：调整地脚使之保持水平；

步骤(2)：按下电源开关，系统启动，开始初始化，收集翻板和称重翻板向上翻转至水平接近开关；

步骤(3)：在设置面板，设定系统时间、警报限UAL、LAL；

步骤(4)：称重标定

按“零点标定”，进行零点标定；然后在称重翻板放入标准砝码，按“砝码标定”按钮进行标定，然后取走砝码；

步骤(5)：选择“连续测量”或“间隔测量”；依次输入间隔周期T、周期次数N、测量周期(t)技术参数；

步骤(6)：按下启动按钮，机构装置开始进行卷烟机剔除梗签的收集、称重与回收，并计算出实时流量；

步骤(7)按下停测按钮，收集翻板、称重翻板保持垂直状态；统计测量数据，总时间、测量次数、平均流量、报警次数，并根据需要存储或打印；

步骤(8)：关闭电源，测量结束。

8.如权利要求7所述的卷烟机梗签剔除流量的在线实时测量方法，其特征是，步骤(6)如下：

(6-1)收集翻板、称重翻板同步翻转，接近开关判断是否水平；如果是则进入(6-2)；

(6-2)判断称重翻板稳定时间t_w是否达到，如果是则进入(6-3)；

(6-3)采集重量传感器信号，并判断是否达到称重时间t_c，如果是则进入(6-4)；

(6-4)打开称重翻板至垂直向下，处理重量采集信号并实时输出本次测量的重量G_i，i取自然数，计算实时流量：Y_i＝G_i÷t，并存贮；判断是否达到回收时间、是否超警报限；如果是超警报限，则进入(6-5)；如果到达回收时间t_h，则进入(6-6)；

(6-5)警报器报警；

(6-6)称重翻板翻转，接近开关判断是否水平；如果是则进入(6-7)；

(6-7)收集翻板翻转进入垂直状态；判断收集翻板是否到达卸料时间t_x，其中t_x＝t-t_s＝t-t_w-t_c-t_h，如果是则进入(6-8)；

(6-8)收集翻板翻转，接近开关判断是否水平；如果是，则进入(6-9)；

(6-9)判断测量次数N是否达到；如果否，则进入(2)，如果是，则进入(6-10)；

(6-10)收集翻板、称重翻板保持垂直状态，停止测量，直至达到间隔周期T，则进入(6-1)。