CN112173552B - 储丝柜出丝计量监控系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储丝柜出丝计量监控系统以及方法。本发明的构思在于通过在储丝柜的不同位置设置多个料位传感器，以及在储丝柜皮带处设置皮带横梁计数器，借由这些部件反馈的出丝状态实现对出丝量的实时估算和校正更新，并确保维持高效稳定的出丝效率。

Description

储丝柜出丝计量监控系统以及方法

技术领域

本发明涉及烟草加工领域，具体涉及一种储丝柜出丝计量监控系统以及方法。

背景技术

卷烟设备中的储丝柜作为临时储丝装置，需要在生产需要时向外运送烟丝。如图1所示的储丝柜出丝系统中包括储丝柜1、驱动储丝柜皮带2、且在皮带上有多个皮带横梁3，以设于储丝柜头部的上部出料搅动针轮4、下部出料搅动针轮5，还包括图1未示出的储丝柜控制器。需指出的是本领域中将储丝柜的出丝端称为储丝柜头部，那么相应地，另一端则为储丝柜尾部。

该储丝柜1为无底结构，烟丝堆积在储丝柜皮带2上（图1斜线示意为满柜情况），当出丝作业开始时，储丝柜控制器驱动储丝柜皮带2以图1示出的箭头方向缓慢运转，同时，储丝柜控制器驱动上部出料搅动针轮4和下部出料搅动针轮5开始转动协助向柜外输送烟丝。

但在实际操作中，通常是由人工进行出丝计量的估算，极大地增加了人力成本；即便有些出丝系统能够采用基于运转速度等手段进行机器估算，然而经由实践发现，由于皮带输送过程会发生振动，对出丝量的自动统计带来较大干扰，常常会出现出丝量数值（或者柜内剩余量数值）存在统计偏差的问题；此外，当烟丝将近出完时，由于大部分皮带处于无丝运转且柜头烟丝存量较少、密度较低，烟丝呈现较为松散的状态，皮带及搅动针轮的输送力、搅动力无法有效发挥，导致烟丝出丝运行不稳定，大大影响了出丝效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种储丝柜出丝计量监控系统以及方法，以实现高效的出丝操作及可靠的出丝计量统计。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种储丝柜出丝计量监控系统，包括储丝柜控制器，所述储丝柜控制器用于驱动储丝柜皮带以及设于储丝柜头部的上部出料搅动针轮、下部出料搅动针轮运转，其中还包括：设置于储丝柜柜头的高料位传感器、中料位传感器、低料位传感器以及设置于储丝柜皮带处的皮带横梁计数器；

所述高料位传感器、所述中料位传感器、所述低料位传感器以及所述皮带横梁计数器分别与所述储丝柜控制器电信号连接；

所述储丝柜控制器还用于根据所述皮带横梁计数器的反馈信号计算出丝量，并根据所述高料位传感器、所述中料位传感器以及所述低料位传感器的反馈信号更新出丝量数值并调控所述储丝柜皮带、所述上部出料搅动针轮以及所述下部出料搅动针轮的运转状态；所述更新出丝量数值是指：将通过皮带横梁计数器计算得到的出丝量数值校正为预设的数值；

所述计量监控系统还包括设置于储丝柜中部的中部料位传感器，所述中部料位传感器与所述储丝柜控制器电信号连接；所述储丝柜控制器还用于根据所述中部料位传感器的反馈信号，更新出丝量数值，包括采用所述中部料位传感器在储丝柜皮带前进过程之中校正因皮带震动导致的出丝量数值误差。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述计量监控系统还包括设置于储丝柜尾部的尾部料位传感器，所述尾部料位传感器与所述储丝柜控制器电信号连接；

所述储丝柜控制器还用于根据所述尾部料位传感器的反馈信号，触发所述皮带横梁计数器开始计数。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述尾部料位传感器设置于储丝柜尾部的高位或中位。

第二方面，本发明提供了一种储丝柜出丝计量监控方法，包括：

在储丝柜开始出丝后，计算皮带运行时的皮带横梁数量，并根据所述皮带横梁数量计算出丝量；

实时检测储丝柜头部高、中、低料位状态；

当检测到柜头高料位指示无料、且柜头中料位及柜头低料位均指示有料时，更新出丝量数值并提升上部出料搅动针轮以及皮带的转速；所述更新出丝量数值是指：将通过皮带横梁计数器计算得到的出丝量数值校正为预设的数值；

当检测到柜头中料位指示无料、且柜头低料位指示有料时，提升下部出料搅动针轮以及皮带的转速；

当检测到柜头低料位指示无料时，输出空柜信号；以及

在皮带前进过程之中，根据储丝柜中部的中部料位传感器的反馈信号，校正因皮带震动导致的出丝量数值误差。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在储丝柜的皮带和/或出料搅动针轮运行后，检测储丝柜尾部料位；当检测到尾部料位指示无料时，确定储丝柜开始出丝。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当检测到柜头低料位指示无料时，驱动下部出料搅动针轮以及皮带继续运行预设时间。

在其中至少一种可能的实现方式中：出丝量=（皮带横梁间距/储丝柜总长）×皮带横梁数量计数。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：如果柜头高、中、低料位指示无料的次序错乱，则输出报错信号。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在出丝过程中，实时检测储丝柜中部料位；当检测到中部料位指示无料时，判断出丝量误差是否超过预设阈值；若是，则输出报错信号；若否，则将出丝量数值更新为50%。

本发明的构思在于通过在储丝柜的不同位置设置多个料位传感器，以及在储丝柜皮带处设置皮带横梁计数器，借由这些部件反馈的出丝状态实现对出丝量的实时估算和校正更新，并确保维持高效稳定的出丝效率。

附图说明

图1是储丝柜出丝系统的示意图；

图2是本发明提供的储丝柜出丝计量监控系统的实施例的示意图；

图3是本发明提供的储丝柜出丝计量监控系统的较佳实施例的示意图；

图4是本发明提供的储丝柜出丝计量监控方法的流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。

基于前文所述，本发明在现有储丝柜基础上提供了一种储丝柜出丝计量监控系统的实施例，如图2所示，包括：

储丝柜控制器，该储丝柜控制器与前文提及的储丝柜控制器相同，其基本作用是驱动储丝柜皮带2以及设于储丝柜头部的上部出料搅动针轮4、下部出料搅动针轮5运转，需要特别指出的是，在本实施例中，还包括了分别与所述储丝柜控制器电信号连接的设置于储丝柜1柜头的高料位传感器11、中料位传感器12、低料位传感器13以及设置于储丝柜皮带2处的皮带横梁计数器21。由此，所述储丝柜控制器还可以用来根据所述皮带横梁计数器21的反馈信号计算出丝量，并根据所述高料位传感器11、所述中料位传感器12以及所述低料位传感器13的反馈信号更新出丝量数值并调控储丝柜皮带2、所述上部出料搅动针轮4以及所述下部出料搅动针轮5的运转状态。具体的计算及调控方法将在后文具体展开，此处先对上述部件做如下介绍：

高料位传感器11、中料位传感器12以及低料位传感器13可采用红外料位探测元件，皮带横梁计数器21可选用电容式接近开关等元件，且皮带横梁计数器21的具体安装位置可以是在储丝柜皮带2的底部，而储丝柜控制器则可以使用PLC控制系统以及相应的中控计算机予以实现。本领域技术人员可以理解的是以上硬件选型皆为参考，本发明不限定具体的硬件及特定的安装位置，只要能够实现前述实施例中提出的相应功能即可。

在此实施例基础上，本发明进一步提出了储丝柜出丝计量监控系统的较佳实施参考，如图3所示，在本发明至少一种可能的实现方式中，所述计量监控系统还可以包括与所述储丝柜控制器电信号连接的设置于储丝柜尾部的尾部料位传感器6，这样，所述储丝柜控制器还可以用来根据所述尾部料位传感器6的反馈信号，触发所述皮带横梁计数器21开始计数，也即是将尾部储丝含量的变化作为触发计算出丝量的初始条件，那么由此可以理解的是，进一步的优选考量是该尾部料位传感器6可以选用红外探头并可以设置在储丝柜1尾部的高位或中位，这是因为当出丝作业开始后，柜内烟丝会因向柜头运动以及自身重力形成烟丝斜面，也即是如果从满柜或接近满柜状态开始出丝操作，则在柜尾的高位或中位处会最先出现无料状态，因此优选将尾部料位传感器6设于柜尾的高位或中位，这样可以第一时间由料位维度（而非仅依靠皮带及搅动针轮的运转情况）捕获到当前正处于出丝运行状态。

此外，图3还进一步示出了可以在所述计量监控系统中包括与所述储丝柜控制器电信号连接的设置于所述储丝柜1中部的中部料位传感器7，选型则可以采用红外对射探头，具体的选型和安装方式可以借鉴现有成熟方案，此处不作赘述。需指出的，设计该中部料位传感器7的原因是，前文提及，在储丝柜皮带2前进过程会出现震动等不稳定状态，为了避免出现较大的计数误差，前述储丝柜控制器还可以根据该中部料位传感器7的反馈信号，更新出丝量数值，也即是校正出丝量数值。

而具体关于如何基于上述系统实施例实现对储丝柜出丝的计量监控，则可以参考图4示出的流程图，包括如下步骤：

步骤S1、在储丝柜开始出丝后，计算皮带运行时的皮带横梁数量，并根据所述皮带横梁数量计算出丝量；

步骤S2、实时检测储丝柜头部高、中、低料位状态；

步骤S21、当检测到柜头高料位指示无料、且柜头中料位及柜头低料位均指示有料时，更新出丝量数值并提升上部出料搅动针轮以及皮带的转速；

步骤S22、当检测到柜头中料位指示无料、且柜头低料位指示有料时，提升下部出料搅动针轮以及皮带的转速；

步骤S23、当检测到柜头低料位指示无料时，输出空柜信号。

具体来说，作为可能的计算方式之一，可以按照如下公式计算出丝量：出丝量=（皮带横梁间距/储丝柜总长）×皮带横梁数量计数。

例如皮带横梁间距为500mm，储丝柜总长为26000mm，那么便可以有出丝量的百分比估值为计数器检测值/52×100%。当然，计算方式并非固定此一种，还可以结合皮带运转速度进行统计。

当检测到储丝柜头的高位探头反馈无料，同时中、低位探头反馈有料时，说明出丝接近尾声，这时一方面可以根据技术统计将出丝量数值更新为预设值，例如95%，并同时提高上部出料搅动针轮以及储丝柜皮带的转速（例如但不限于提升30%的转速值），以此保证烟丝出柜量的稳定，也即是解决现有出丝过程在柜头出现出丝量减少的问题。

接着，当检测到储丝柜头的中位探头反馈无料，同时低位探头反馈有料时，说明出丝近乎完成，此时下部出料搅动针轮以及储丝柜皮带的转速，以保证烟丝出柜量。这里需要指出两点，其一、转速调控可以按递进形式，尤其对于皮带而言，是在前次提速后再次进行提速，因此可以再提升30%的转速值；其二、此阶段对于出丝量数值可以再作更新，也可不作调整，因为出丝已经接近尾声。

最后，当检测到储丝柜头的低位探头反馈无料，出丝量可以但不限于更新为100%，也即是可以显示出储丝柜的烟丝余量为0%，即输出空柜信号。更优地，当检测到柜头低料位指示无料时，还可以驱动下部出料搅动针轮以及皮带继续运行一个预设时间，例如可以继续运行300秒，保证完全清扫储丝柜，没有烟丝残留，300秒清扫后，则储丝柜设备可以完全停机。

结合前文监控系统的优选实施例，在监控方法的至少一种可能的实现方式中，还可以在储丝柜的皮带和/或出料搅动针轮运行后，检测储丝柜尾部料位，当检测到尾部料位指示无料时，确定储丝柜开始出丝，也即是通过柜尾的烟丝存储的变换情况，确定出丝作业开始的时机。

进一步地，在出丝过程中，还可以实时检测储丝柜中部料位，当检测到中部料位指示无料时，说明烟丝此时剩半，先判断出丝量数值的误差是否超过预设阈值，如果超过，例如但不用限于±误差超过5%，则输出报错信号，并可以通知维修人员进行维修或人工统计；如果误差在允许范围内，则可以将出丝量数值更新为50%，也即是在出丝到中部位置时对统计值进行自动修正。这里需要说明的是，这里提出考察出丝量数值误差并做修正，是基于初始为满柜存量该条件，当然本领域技术人员可以理解的是，前述出丝量实质也反映了柜内余量，即通过横梁计数器计算的出丝量等效于获得了储丝柜烟丝余量，余量=初始存量－出丝量，初始存量的统计可以由人工或储丝环节予以确定，对此本发明不做限定。

最后，还需要指出的是，本发明基于多个传感器的监控，那么可以在初始运行阶段、以及运行阶段过程中，对各料位传感器进行状态评估，例如在初始阶段，首先可以获取所有料位传感器的反馈信号，以此辨识出柜内储存情况和传感器情况，例如当反馈信号是所有料位传感器报空，则说明是空柜状态，或者其中个别传感器报空且不符合逻辑，例如尾部传感器指示有料、而中部传感器指示无料，则可以输出报错信号。再者，前述出丝过程存在既定的料位时序检测，例如对于柜头无料状态，必然需按照高中低的顺序产生，如果柜头高、中、低料位指示无料的次序发生错乱，则说明传感器故障或发生其他问题，此时可以输出报错信号，提示操作人员检查错乱原因或进行人工出丝统计。

综上所述，本发明的构思通过在储丝柜的不同位置设置多个料位传感器，以及在储丝柜皮带处设置皮带横梁计数器，借由这些部件反馈的出丝状态实现对出丝量的实时估算和校正更新，并确保维持高效稳定的出丝效率。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

此外，以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种储丝柜出丝计量监控系统，包括储丝柜控制器，所述储丝柜控制器用于驱动储丝柜皮带以及设于储丝柜头部的上部出料搅动针轮、下部出料搅动针轮运转，其特征在于，还包括：设置于储丝柜柜头的高料位传感器、中料位传感器、低料位传感器以及设置于储丝柜皮带处的皮带横梁计数器；

所述高料位传感器、所述中料位传感器、所述低料位传感器以及所述皮带横梁计数器分别与所述储丝柜控制器电信号连接；

所述储丝柜控制器还用于根据所述皮带横梁计数器的反馈信号计算出丝量，并根据所述高料位传感器、所述中料位传感器以及所述低料位传感器的反馈信号更新出丝量数值并调控所述储丝柜皮带、所述上部出料搅动针轮以及所述下部出料搅动针轮的运转状态；所述更新出丝量数值是指：将通过皮带横梁计数器计算得到的出丝量数值校正为预设的数值；

所述计量监控系统还包括设置于储丝柜中部的中部料位传感器，所述中部料位传感器与所述储丝柜控制器电信号连接；所述储丝柜控制器还用于根据所述中部料位传感器的反馈信号，更新出丝量数值，包括采用所述中部料位传感器在储丝柜皮带前进过程之中校正因皮带震动导致的出丝量数值误差。

2.根据权利要求1所述的储丝柜出丝计量监控系统，其特征在于，所述计量监控系统还包括设置于储丝柜尾部的尾部料位传感器，所述尾部料位传感器与所述储丝柜控制器电信号连接；

所述储丝柜控制器还用于根据所述尾部料位传感器的反馈信号，触发所述皮带横梁计数器开始计数。

3.根据权利要求2所述的储丝柜出丝计量监控系统，其特征在于，所述尾部料位传感器设置于储丝柜尾部的高位或中位。

4.一种储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于，包括：

在储丝柜开始出丝后，计算皮带运行时的皮带横梁数量，并根据所述皮带横梁数量计算出丝量；

实时检测储丝柜头部高、中、低料位状态；

当检测到柜头高料位指示无料、且柜头中料位及柜头低料位均指示有料时，更新出丝量数值并提升上部出料搅动针轮以及皮带的转速；所述更新出丝量数值是指：将通过皮带横梁计数器计算得到的出丝量数值校正为预设的数值；

当检测到柜头中料位指示无料、且柜头低料位指示有料时，提升下部出料搅动针轮以及皮带的转速；

当检测到柜头低料位指示无料时，输出空柜信号；以及

在皮带前进过程之中，根据储丝柜中部的中部料位传感器的反馈信号，校正因皮带震动导致的出丝量数值误差。

5.根据权利要求4所述的储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

在储丝柜的皮带和/或出料搅动针轮运行后，检测储丝柜尾部料位；

当检测到尾部料位指示无料时，确定储丝柜开始出丝。

6.根据权利要求4所述的储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

当检测到柜头低料位指示无料时，驱动下部出料搅动针轮以及皮带继续运行预设时间。

7.根据权利要求4所述的储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于：

出丝量=（皮带横梁间距/储丝柜总长）×皮带横梁数量计数。

8.根据权利要求4~7任一项所述的储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果柜头高、中、低料位指示无料的次序错乱，则输出报错信号。

9.根据权利要求4~7任一项所述的储丝柜出丝计量监控方法，其特征在于，所述方法还包括：

在出丝过程中，实时检测储丝柜中部料位；

当检测到中部料位指示无料时，判断出丝量误差是否超过预设阈值；

若是，则输出报错信号；

若否，则将出丝量数值更新为50%。

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