CN112890268A - 一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法及切丝系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法及切丝系统，切丝系统包括喂料切丝机，喂料切丝机包括喂料部和用于切丝的刀辊，自动控制方法包括：循环执行如下操作：接收喂料部内物料的料位高度；依据料位高度调整喂料部的进料速度和/或刀辊的转速。本申请根据距离传感器检测的距离反映切丝机内的料位高度，实时调节喂料机的提升带减速机的频率和切丝机的刀辊转速，控制切丝流量，减轻人力劳动，有效避免因操作工人失误造成的断料情况发生，确保了生产的连续性。

Description

一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法及切丝系统

技术领域

本申请涉及机械制造技术领域，更具体地，涉及一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法及切丝系统。

背景技术

在烟草行业制丝车间中，切丝机是将片状叶片加工成丝状叶丝的重要设备。在现有制丝生产工艺中，烟叶经切丝系统的供料装置到达切丝机的喂料部，随后进入一个传送通道中。喂料部设有低料位光电管，当通道内料位高度高于低料位光电管的控制高度时，烟叶在通道中被输送和挤压，逐渐形成紧密的烟饼，并被送至通道端部的刀门处，使其被切割成合格的丝状。

切丝机中物料料位高度的稳定性影响切丝流量和系统的稳定性，进而影响切丝后加料的均匀性及烘丝质量。目前绝大多数烟厂的切丝机的料位高度主要靠人为控制，以防止料位过高或者过低。料位过高容易造成堵塞停车，而料位过低也会造成缺料停车。当料位高度偏高时，操作工会手动调快刀辊转速，由于刀辊转速与通道的输送速度成严格正比例，刀辊转速变快后，通道的输送速度也会相应变快，从而使得切丝机的通道内料位高度下降；同理，当切丝机中料位高度过低时，操作工会手动调慢刀辊转速，相应地，通道的输送速度也将减慢，从而使得切丝机的通道内料位缓慢升高。

综上所述，切丝过程中需要操作工时刻关注切丝机通道内物料的料位高度，加重了操作工负担。若由于操作工的人为失误，没有关注切丝机通道内物料的料位高度，会导致切丝机频繁启停，影响切丝质量。

发明内容

本申请提供一种切丝系统的喂料料位高度的自动控制方法及切丝系统，解决现有技术中切丝机的料位高度控制不当而造成切丝机频繁停机的问题，实现切丝机的料位高度的自动控制。

本申请提供了一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法，切丝系统包括喂料切丝机，喂料切丝机包括喂料部和用于切丝的刀辊，自动控制方法包括：循环执行如下操作：接收喂料部内物料的料位高度；依据料位高度调整喂料部的进料速度和/或刀辊的转速。

优选地，若料位高度小于第一高度，则将进料速度调整为零，并将刀辊的转速调整为第一转速。

优选地，若料位高度大于等于第二高度，第二高度大于第一高度，则将进料速度调整为第一速度，并将刀辊的转速调整为零。

优选地，若料位高度在第一高度与第三高度之间，第三高度大于第一高度，并且第三高度小于第二高度，则将进料速度调整为第二速度，并将刀辊的转速调整为第二转速，第二速度小于第一速度，第二转速小于第一转速。

优选地，若料位高度在第三高度与第四高度之间，第四高度大于第三高度，并且第四高度小于第二高度，则将进料速度调整为第三速度，并将刀辊的转速调整为第三转速，第三速度大于第二速度并且第三速度小于第一速度，第三转速小于第二转速。

优选地，若料位高度在第四高度与第二高度之间，则将进料速度调整为第四速度，并将刀辊的转速调整为第四转速，第四速度大于第三速度并且第四速度小于第一速度，第四转速小于第三转速。

优选地，若料位高度在第一高度与第五高度之间，第五高度大于第一高度，并且第五高度小于第三高度，并且进料速度为第三速度，刀辊的转速为第三转速，则将进料速度调整为第二速度，刀辊的转速调整为第二转速。

优选地，若料位高度在第三高度与第六高度之间，第六高度大于第三高度，并且第六高度小于第四高度，并且进料速度为第四速度，刀辊的转速为第四转速，则将进料速度调整为第三速度，刀辊的转速调整为第三转速。

优选地，若料位高度在第一高度与第二高度之间，则将刀辊的转速调整为第五转速，并依据料位高度通过比例-积分-微分控制器控制进料速度。

本申请还提供一种切丝系统，切丝系统包括喂料切丝机和喂料料位高度的自动控制装置；自动控制装置包括距离传感器和控制器；喂料切丝机包括喂料部和用于切丝的刀辊，距离传感器设置在喂料部上，距离传感器检测喂料部中料位的顶端与距离传感器之间的距离，作为喂料部内物料的料位高度；控制器依据料位高度调整喂料部的进料速度和/或刀辊的转速。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请提供的切丝系统的结构图；

图2为本申请提供的垂直喂料切丝机的结构图；

图3为本申请提供的切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法的流程图；

图4为本申请提供的一种实施例中喂料机的提升带减速机的频率与切丝机的料位高度之间的关系图；

图5是图4的实施例中刀辊的转速与切丝机的料位高度之间的关系图；

图6是本申请提供的另一种实施例中切丝机的刀辊的转速与切丝机的料位高度之间的关系图。

图中标示如下：

1-喂料机 11-提升带减速机 2-振动输送机

3-金属探测仪 4-振动筛分机 41-旁路通

5-垂直喂料切丝机 51-距离传感器 52-刀辊

53-铜排链 54-喂料部

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

实施例一

图1为本申请提供的切丝系统的结构图。如图1所示，切丝系统包括喂料机1、振动输送机2、金属探测仪3、振动筛分机4、喂料切丝机5以及用于控制喂料切丝机的喂料料位高度的自动控制装置。

自动控制装置包括距离传感器51和PLC控制器(图中未示出)。

优选地，喂料切丝机5为垂直喂料切丝机，如图1所示。

喂料机1上设有运输物料的提升带和用于控制提升带的提升带减速机11，提升带的端部与振动输送机2的第一端连接，振动输送机2的第二端与振动筛分机4的第一端连接，振动筛分机4的第二端与垂直喂料切丝机5连接。振动筛分机4的第一端上方设有金属探测仪3，并且金属探测仪3与振动筛分机4的第二端之间设有作为筛除通道的旁路通41，旁路通41自振动筛分机4向下延伸，旁路通41的上端设有翻板。如图1和2所示，垂直喂料切丝机5包括喂料部54、铜排链53和用于切丝的刀辊52，喂料部54的上部设置有距离传感器51。铜排链53包括上铜排链和下铜排链，上、下铜排链构成了楔形通道，楔形通道的端部设有刀辊52，刀辊52上设有刀片。

PLC控制器与距离传感器相连，用于接收距离传感器发送的距离信号，并根据接收的距离信号控制刀辊52的转速和提升带减速机11的频率，进而控制提升带的运行速度。

作为一个实施例，距离传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器、光栅测距传感器等。优选地，距离传感器为超声波测距传感器。

经过打叶、润叶、储叶处理后的烟叶物料输送到喂料机1进行贮存，物料经提升带进入振动输送机2，物料经振动输送机2的导轨进入振动筛分机4。物料经过金属探测仪3时，金属探测仪3探测物料中是否含有金属。若物料中含有金属，金属探测仪3向PLC控制器发送信号，PLC控制器控制振动筛分机4上的翻板打开，使得含有金属的物料从旁路通41接出，防止金属进入垂直喂料切丝机5中，造成垂直喂料切丝机5的刀片崩刃。

未含有金属的物料通过振动筛分机4输送至垂直喂料切丝机的喂料部54，物料经喂料部54落到楔形通道中，物料在楔形通道中被输送和挤压，逐渐形成紧密的烟饼，并被送至楔形通道端部的刀辊52处，使其被切割成合格的丝状。在喂料过程中楔形通道内会存在物料堆积，堆积的物料自楔形通道向上延伸至喂料部54。

基于上述切丝系统，本申请提供了一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法。

实施例二

如图3所示，切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法包括如下步骤：

循环执行如下操作：

S310：接收喂料部内物料的料位高度。

具体地，通过距离传感器51检测喂料部中料位的顶端与距离传感器之间的距离，作为喂料部内物料的料位高度，记为L。

S320：依据料位高度调整喂料部的进料速度和/或刀辊的转速。

具体地，喂料部的进料速度由提升带减速机11的输出频率来控制，提升带减速机的输出频率越高，喂料速度越快，在其他条件不变的情况下，料位高度提升得越快，反之相反。

刀辊的转速越快，物料从楔形通道的输出越快，料位高度降低得越快，反之相反。

作为一个实施例，结合图4和5，通过如下方式实现S120。

如图4和5所示，当料位高度L小于第一高度H1，即L＜H1，说明喂料部中料位高度太高，有满仓的风险，则PLC控制器控制提升带减速机停止工作，即频率为0，同时控制刀辊以第一转速V1运行，即停止切丝机的进料的同时以最快速度切丝，以快速消耗物料。

当料位高度L位于第一高度H1和第三高度H2之间，即H1≤L＜H2时，料位高度较高，则PLC控制器控制提升带减速机以第二频率F1运行，以使进料速度为第二速度S1，同时控制刀辊以第二转速V2运行。其中，V2＜V1，即喂料机以较低的速度为切丝机供料，切丝机以低于第一转速的速度切丝，使得切丝速度略大于进料速度，避免满仓发生。

当料位高度L位于第三高度H2和第四高度H3之间，即H2≤L＜H3时，料位高度适中，则PLC控制器控制提升带减速机以第三频率F2运行，以使进料速度为第三速度S2，同时控制刀辊以第三转速V3运行。其中，F2＞F1，V3＜V2。也就是说，这种情况下，喂料机以较第二速度更高的速度为切丝机供料，切丝机以低于第二转速的速度切丝，防止喂料机缺料。

当料位高度L位于第四高度H3和第二高度H4之间，即H3≤L＜H4时，料位高度较低，PLC控制器控制提升带减速机以第四频率F3运行，以使进料速度为第四速度S3，同时控制刀辊以第四转速V4运行。其中，F3＞F2，V4＜V3。也就是说，这种情况下，切丝机处于缺料状态，喂料机以较高的速度为切丝机供料，切丝机以低于第三转速的速度切丝，防止喂料机彻底缺料。

当料位高度L大于第二高度H4，即L≥H4时，说明切丝机喂料系统已经断料，PLC控制器控制提升带减速机以第一频率F4运行，以使进料速度为第一速度S4，同时控制刀辊停止工作，即转速为0。其中，F4＞F3。也就是说，喂料机以最快速度为切丝机补料，切丝机停止工作，防止刀辊空转。

优选地，当提升带减速机频率为第三频率F2，刀辊转速为第三转速V3，且同时料位高度L小于第五高度U1(H1＜U1＜H2)时，PLC控制器控制提升带减速机的频率调整为第二频率F1，同时控制刀辊的转速调整为第二转速V2。也就是说，在切丝机的料位高度较高时切丝速度相对较低，容易造成满仓，因此在降低喂料机的供料速度的同时加快刀辊的转速以快速消耗物料。

当提升带减速机的频率为第四频率F3，刀辊的转速为第四转速V4，且料位高度L小于第六高度U2(H2＜U2＜H3)时，PLC控制器控制提升带减速机的频率调整为第三频率F2，同时控制刀辊的转速调整为第三转速V3。也就是说，在切丝机的料位高度中等时以最低的切丝速度切丝，容易造成满仓，因此在降低喂料机的供料速度的同时加快刀辊的转速以快速消耗物料。

作为另一个实施例，结合图6，通过如下方式实现S120。

当料位高度L小于第一高度H1，即L＜H1，说明喂料部中料位高度太高，则PLC控制器控制提升带减速机停止工作，即频率为0，同时控制刀辊以第一转速V1运行。

当料位高度L大于第二高度H4，即L≥H4时，说明切丝机喂料系统已经断料，PLC控制器控制提升带减速机以第一频率F4运行，以使进料速度为第一速度S4，同时控制刀辊停止工作，即转速为0。

当料位高度L在第一高度H1与第二高度H4之间，即H1＜L＜H4，则PLC控制器将刀辊的转速调整为第五转速V5，并依据料位高度通过比例-积分-微分(Proportional IntegralDerivative，PID)控制器控制提升带减速机的频率，以控制进料速度。其中，V5＜V1。

具体地，依据料位高度L与预定高度L₀的差值来自动调节提升带减速机的频率。为保证喂料的稳定性，L₀的取值在区间(H2，H3)范围内。

本申请的有益效果如下：

1、本申请根据距离传感器检测的距离反映切丝机内的料位高度，实时调节喂料机的提升带减速机的频率和切丝机的刀辊转速，控制切丝流量，减轻人力劳动，有效避免因操作工人失误造成的断料情况发生，确保了生产的连续性。

2、本申请利用超声波测距传感器替换原有的单点检测光电开关，提高了垂直喂料切丝机的料位高度检测的准确性和稳定性，避免因烟丝遮挡光电开关造成切丝机停止供料的情况。

本发明中采用的超声波测距传感器更换成激光测距传感器、雷达测距传感器、光栅等，与本发明的构想基本相同，均应在本发明的保护范围内。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种切丝系统中喂料料位高度的自动控制方法，其特征在于，所述切丝系统包括喂料切丝机，所述喂料切丝机包括喂料部和用于切丝的刀辊，所述自动控制方法包括：

循环执行如下操作：

接收所述喂料部内物料的料位高度；

依据所述料位高度调整所述喂料部的进料速度和/或所述刀辊的转速。

2.根据权利要求1所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度小于第一高度，则将所述进料速度调整为零，并将所述刀辊的转速调整为第一转速。

3.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度大于等于第二高度，所述第二高度大于所述第一高度，则将所述进料速度调整为第一速度，并将所述刀辊的转速调整为零。

4.根据权利要求3所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在第一高度与第三高度之间，所述第三高度大于所述第一高度，并且所述第三高度小于第二高度，则将所述进料速度调整为第二速度，并将所述刀辊的转速调整为第二转速，所述第二速度小于所述第一速度，所述第二转速小于所述第一转速。

5.根据权利要求4所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在第三高度与第四高度之间，所述第四高度大于所述第三高度，并且所述第四高度小于第二高度，则将所述进料速度调整为第三速度，并将所述刀辊的转速调整为第三转速，所述第三速度大于所述第二速度并且所述第三速度小于所述第一速度，所述第三转速小于所述第二转速。

6.根据权利要求5所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在第四高度与第二高度之间，则将所述进料速度调整为第四速度，并将所述刀辊的转速调整为第四转速，所述第四速度大于所述第三速度并且所述第四速度小于所述第一速度，所述第四转速小于所述第三转速。

7.根据权利要求6所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在所述第一高度与第五高度之间，所述第五高度大于所述第一高度，并且所述第五高度小于所述第三高度，并且所述进料速度为所述第三速度，所述刀辊的转速为第三转速，则将所述进料速度调整为所述第二速度，所述刀辊的转速调整为第二转速。

8.根据权利要求6所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在所述第三高度与第六高度之间，所述第六高度大于所述第三高度，并且所述第六高度小于所述第四高度，并且所述进料速度为所述第四速度，所述刀辊的转速为第四转速，则将所述进料速度调整为所述第三速度，所述刀辊的转速调整为第三转速。

9.根据权利要求3所述的自动控制方法，其特征在于，若所述料位高度在所述第一高度与第二高度之间，则将所述刀辊的转速调整为第五转速，并依据所述料位高度通过比例-积分-微分控制器控制所述进料速度。

10.一种切丝系统，其特征在于，所述切丝系统包括喂料切丝机和喂料料位高度的自动控制装置；

所述自动控制装置包括距离传感器和控制器；

所述喂料切丝机包括喂料部和用于切丝的刀辊，所述距离传感器设置在所述喂料部上，所述距离传感器检测所述喂料部中料位的顶端与所述距离传感器之间的距离，作为喂料部内物料的料位高度；

所述控制器依据所述料位高度调整所述喂料部的进料速度和/或所述刀辊的转速。

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