CN114287661B - 一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统，该方法包括：对卷烟风力送丝的送丝管和回风管设置压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；如果所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态；获取回风管风阀的阀门开度和送丝风速，并根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。本发明能解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风力平衡装置诊断不精准，维修不便捷的问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

Description

一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及卷烟送丝的控制技术领域，尤其涉及一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统。

背景技术

风力送丝系统是烟草行业内卷烟企业应用最为广泛的供丝系统，其系统中的风力平衡装置是控制风力送丝系统风力平衡、风速稳定的关键设备。其安装一般位于卷烟设备的送丝管道和回风管道上，拆卸维修较为困难，另外外围设备的故障或自身造成的故障都会对风力平衡装置的控制造成影响，一般会出现风速控制飘忽不定、阀门开到最大风速显示无反应、压力漏气损耗显示超标、阀门控制失控等问题。目前风力平衡装置出现各种不稳定状态时，一是依靠维修人员的个人经验对其进行故障判断和排查，二是通过排除法采用一步步更换元器件进行排除故障；这样的情况就导致了设备维修的周期较长，风力平衡装置失衡状态下，不可控的风速对烟丝的运行状态，造碎情况，以及卷烟设备的运行情况都存在较大的影响，最终影响烟支的产品质量。因此，如何实现风力送丝的风力平衡的智能诊断，具有重要的意义。

发明内容

本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统，解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风平衡诊断不便捷和不精准的问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

为实现以下目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，包括：

对卷烟风力送丝的送丝管和回风管设置压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；

如果所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态；

获取回风管风阀的阀门开度和送丝风速，并根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。

优选的，还包括：

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集；

如果所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

优选的，所述根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断，包括：

如果所述阀门开度大于90％，所述送丝风速小于30％且大于0，则判断送丝管道存在堵塞故障；

如果所述阀门开度大于90％，且所述送丝风速为0，则判断卷烟机关断阀未打开；

如果所述阀门开度变化幅度大于设定幅度阈值，则判断卷烟机关断阀发生故障；

如果所述阀门开度大于0且所述送丝风速为0，则判断风阀的阀门电机发生故障。

优选的，还包括：

在除尘风机和风力平衡装置处于停机状态时，对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行采集，并用4mA基准值进行静态校准。

优选的，还包括：

在风力平衡装置处于运行状态时，控制风力平衡装置的风阀伺服电机进行零位查找，并在找到零位后将阀门开度开到100％，以对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行20mA基准值的动态验证。

本发明还提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，包括：控制器、模拟量转换模块和压差传感器；

所述模拟量转换模块的第一输入端所述压差传感器的输出端信号连接，所述模拟量转换模块的输出端与所述控制器的输入端相连接；

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；

所述控制器在所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

优选的，还包括：风速传感器和阀门开度传感器；

所述控制器分别与所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接，所述风速传感器用于对卷烟的送丝风速进行检测，所述阀门开度传感器用于对回风管风阀的开度进行检测；

所述控制器还根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。

优选的，还包括：压力传感器；

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集；

所述压力传感器的输出端与所述模拟量转换模块的第二输入端信号连接，所述控制器在所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

优选的，还包括：人机对话装置；

所述控制器与所述人机对话装置通讯连接，所述人机对话装置用于提供人机交互界面及信息显示。

优选的，将所述控制器和所述模拟量转换模块设置在便携式安装箱内，所述便携式安装箱内还设有信号接插件；

所述模拟量转换模块通过所述信号接插件与所述压差传感器、所述压力传感器、所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接；

所述控制器通过所述信号接插件与送丝管内的风阀信号连接，以接收风阀的状态信息及发送风阀的控制信号。

本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统，在送丝管和回风管设置压差传感器，以根据送丝管压差和回风管压差判断风力送丝系统的风平衡状态，并根据风阀的阀门开度和送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风平衡诊断不便捷和不精准的问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法示意图。

图2是本发明提供的一种用于卷烟的风力送丝在线诊断的流程图。

图3是本发明提供的风力送丝系统的静态校准的流程图。

图4是本发明提供的风力送丝系统的动态验证的流程图。

图5是本发明提供的一种用于卷烟的风力送丝在线诊断系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前卷烟设备的风力送丝系统风力平衡装置诊断不精准，维修不便捷的问题。本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法及系统，解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风平衡诊断不精准，维修不便捷问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

如图1所示，一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，包括：

S1：对卷烟风力送丝的送丝管和回风管设置压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；

S2：如果所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态；

S3：获取回风管风阀的阀门开度和送丝风速，并根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。

具体地，通过压差传感器检测得到送丝管道和回风管道对应的压差，并通过模数转换得到检测值P，采用压差数值计算得到送丝管道和回风管道内的风速，可通过公式：

计算得到风速W_air，并根据风量Q＝3600×W_air×F，及管道内的流速

其中，ρ为流体密度，F为管道截面积，d为风送管道内径。

如果送丝管压差小于回风管压差，则判断风力送丝系统的风平衡处于异常状态，即送丝管内的风压小于回风管风压，可判断出回风管内发生堵塞。如果送丝管压差小于大于回风管压差，可判断风力送丝系统的风平衡处于正常状态。风力平衡装置包括：关断阀、送丝管的风阀、风口调节装置、压差传感器和阀门开度传感器等。对于风力平衡装置的故障诊断，可通过送丝风速和风阀的阀门开度进行判断，在阀门开度大时，递丝风速小时，可判断送丝管道堵塞。同时，也可通过阀门开度显示值来判断卷烟机的关断阀、阀门电机和控制板卡的故障。本方法能对风力平衡装置的健康状态进行完整的监测，并且可精准分析故障点，为设备维修指明方向，节约维修时间，对烟丝输送降低消耗。

该方法还包括：

S4：在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集；

S5：如果所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

在实际应用中，可通过压力传感器检测送丝管风压和回风管风压，并通过模数转换可得最低检测范围为X，最高检测范围为Y，送丝管压力取值为Z1，回风管压力取值为Z2，根据公式：

计算得到风压阈值。

进一步，所述根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断，包括：

如果所述阀门开度大于90％，所述送丝风速小于30％且大于0，则判断送丝管道存在堵塞故障；

如果所述阀门开度大于90％，且所述送丝风速为0，则判断卷烟机关断阀未打开；

如果所述阀门开度变化幅度大于设定幅度阈值，则判断卷烟机关断阀发生故障；

如果所述阀门开度大于0且所述送丝风速为0，则判断风阀的阀门电机发生故障。

在实际应用中，如图2所示，为滤除风送平衡装置开启到调控稳定的风速变化，系统在设备开启供丝状态3秒之后开始进行每隔1s的数据采集，将数据寄存于控制器的寄存器模块中，每一次采集数据与设定值进行比较计算出偏差，通过寄存器模块的数据连线形成直观的曲线图，在供丝结束之后通过寄存的数量计算采集数据的平均值。正常供丝状态下，阀门均值大于90％，风速均值低于设定值30％或大于0，风速偏差值小于0，判定为送丝管道堵塞。正常供丝状态下，阀门均值大于90％，风速均值等于0，风速偏差值小于等于-2，判定为卷烟机关断阀未打开。正常供丝状态下，阀门均值为0，风速均值等于设定值，风速偏差值等于±1，判定为伺服电机通信控制板卡故障。手动供丝状态下，阀门开度手动等于设定值，风速均值等于0，判定为阀门电机过载或卡死故障。正常供丝状态下，回风管的压差均值小于送丝管压差均值的10％以上，阀门均值处于45％±10％的范围，风速均值等于设定值，判定回风管压差采风点积灰堵塞。正常供丝状态下，回风管的压差均值大于送丝管压差均值的10％以上，阀门均值处于45％±10％的范围，风速低于设定值13％，判定送丝管压差采风点积灰堵塞。正常供丝状态下，风速偏差值大于等于+2，小于等于-2，阀门波动曲线来回震荡，判定为卷烟机关断阀故障。正常供丝状态下，阀门均值为0，风速均值为0，风速偏差值小于等于-2，判定为CPU板卡故障。正常供丝状态下，阀门均值为45％±5％，风速均值为15m/±1，风速偏差值等于0±1，判定为设备无故障。

该方法还包括：在除尘风机和风力平衡装置处于停机状态时，对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行采集，并用4mA基准值进行静态校准。

在实际应用中，采用静态校准如图3所示，除尘风机处于停机状态，风力平衡装置阀门处于关闭状态，管道回风处于静止状态，在静态校准模式下，系统采集回风管压力传感器、回风管压差传感器、送丝管压力传感器和送丝管压差传感器在静态下的基准值，静态状态下的各基准值大于或小于4mA的模拟量时，维修人员通过HMI显示需一一对传感器进行校准，使其达到4mA，若通过校准也无法达到4mA，则判定传感器故障，若静态基准值都达到4mA，则结束基准值采集。随后开启除尘风机，中央控制器控制风力平衡装置阀门运行至关闭位置，此时开始采集除尘风机开启后，回风管压力传感器、回风管压差传感器、送丝管压力传感器和送丝管压差传感器的现时值，当回风管压力传感器小于4mA或大于9mA时，判定回风管压力传感器故障；当回风管压差传感器小于4mA或大于7mA时，判定回风管压差传感器故障；当送丝管压力传感器小于4mA或大于5mA时，判定送丝管压力传感器故障；当送丝管压差传感器小于4mA或大于5mA时，判定送丝管压差传感器故障；所有传感器都在正常的数值区间范围内，结束静态校准。

该方法还包括：在风力平衡装置处于运行状态时，控制风力平衡装置的风阀伺服电机进行零位查找，并在找到零位后将阀门开度开到100％，以对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行20mA基准值的运态验证。

在实际应用中，动态验证如图4所示，控制器控制风力平衡装置阀门伺服电机进行零位查找，伺服电机在控制器发送的4圈40000个控制脉冲下，未找到零位，则判定伺服零位传感器故障，若找到零位，则将阀门开度开到100％。回风管压力传感器、回风管压差传感器、送丝管压力传感器和送丝管压差传感器在动态验证下的当前值大于20mA或小于18mA时，则判定传感器故障，当传感器的当前值达到大于等于18mA小于等于20mA时，结束动态验证，通过静态校准和动态验证，对风力平衡装置内的传感器进行了校准和诊断。

可见，本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，在送丝管和回风管设置压差传感器，以根据送丝管压差和回风管压差判断风力送丝系统的风平衡状态，并根据风阀的阀门开度和送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风平衡诊断不便捷和不精准的问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

相应地，如图5所示，本发明还提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，包括：控制器、模拟量转换模块和压差传感器。所述模拟量转换模块的第一输入端所述压差传感器的输出端信号连接，所述模拟量转换模块的输出端与所述控制器的输入端相连接。在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集。所述控制器在所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

该系统还包括：风速传感器和阀门开度传感器；所述控制器分别与所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接，所述风速传感器用于对卷烟的送丝风速进行检测，所述阀门开度传感器用于对回风管风阀的开度进行检测。所述控制器还根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。

该系统还包括：压力传感器；在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集。所述压力传感器的输出端与所述模拟量转换模块的第二输入端信号连接，所述控制器在所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

该系统还包括：人机对话装置；所述控制器与所述人机对话装置通讯连接，所述人机对话装置用于提供人机交互界面及信息显示。

进一步，将所述控制器和所述模拟量转换模块设置在便携式安装箱内，所述便携式安装箱内还设有信号接插件。所述模拟量转换模块通过所述信号接插件与所述压差传感器、所述压力传感器、所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接。所述控制器通过所述信号接插件与送丝管内的风阀信号连接，以接收风阀的状态信息及发送风阀的控制信号。

在实际应用中，便携式安装箱采用ABS塑料成型，尺寸为320*240*110mm，其分为箱体和箱盖。信号接插件包括：免焊公插头和免焊母插头，免焊公插头可固定安装在箱盖左侧，在免焊公插头后方的箱盖上开有一条竖向长150mm宽5mm的长槽，用于将免焊公插头上的各种信号，通过信号接插件与控制器和模拟量转换模块进行信号的传输处理，免焊母插头用于采集风力平衡装置上的各种信号，通过与免焊公插头对接，将信号传输给控制器和模拟量转换模块，以进行后续的控制。控制器和模拟量转换模块通过凹型轨道安装在箱体内。人机对话装置安装在箱盖的中间位置，通过RS485通信模式和控制器进行数据交换，其在诊断状态下实时反映风力平衡装置控制的风速、风压、控制阀门的状态，经控制器计算，自动分析风力平衡装置的健康状态和故障原因。其中，控制器可采用微处理器。

可见，本发明提供一种用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，在送丝管和回风管设置压差传感器，以根据送丝管压差和回风管压差判断风力送丝系统的风平衡状态，并根据风阀的阀门开度和送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断。解决现有卷烟设备的风力送丝系统存在风平衡诊断不便捷和不精准的问题，能提高风力送丝的风力平衡，降低烟丝消耗。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但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 (8)

1.一种用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，其特征在于，包括：

对卷烟风力送丝的送丝管和回风管设置压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；

如果所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态；

获取回风管风阀的阀门开度和送丝风速，并根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断；

所述根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断，包括：

如果所述阀门开度大于90％，所述送丝风速小于30％且大于0，则判断送丝管道存在堵塞故障；

如果所述阀门开度大于90％，且所述送丝风速为0，则判断卷烟机关断阀未打开；

如果所述阀门开度变化幅度大于设定幅度阈值，则判断卷烟机关断阀发生故障；

如果所述阀门开度大于0且所述送丝风速为0，则判断风阀的阀门电机发生故障。

2.根据权利要求1所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，其特征在于，还包括：

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集；

如果所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值，则判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

3.根据权利要求2所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，其特征在于，还包括：

在除尘风机和风力平衡装置处于停机状态时，对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行采集，并用4mA基准值进行静态校准。

4.根据权利要求3所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断方法，其特征在于，还包括：

在风力平衡装置处于运行状态时，控制风力平衡装置的风阀伺服电机进行零位查找，并在找到零位后将阀门开度开到100％，以对设置在回风管和送丝管内的压力传感器和压差传感器输出的模拟电压值进行20mA基准值的动态验证。

5.一种用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，其特征在于，包括：控制器、模拟量转换模块、压差传感器、风速传感器和阀门开度传感器；

所述模拟量转换模块的第一输入端所述压差传感器的输出端信号连接，所述模拟量转换模块的输出端与所述控制器的输入端相连接；

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压差传感器，以对送丝管压差和回风管压差进行实时采集；

所述控制器在所述送丝管压差与所述回风管压差的差值大于设定压差阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态；

所述控制器分别与所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接，所述风速传感器用于对卷烟的送丝风速进行检测，所述阀门开度传感器用于对回风管风阀的开度进行检测；

所述控制器还根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断；

所述根据所述阀门开度和所述送丝风速对风力平衡装置进行故障诊断，包括：

如果所述阀门开度大于90％，所述送丝风速小于30％且大于0，则判断送丝管道存在堵塞故障；

如果所述阀门开度大于90％，且所述送丝风速为0，则判断卷烟机关断阀未打开；

如果所述阀门开度变化幅度大于设定幅度阈值，则判断卷烟机关断阀发生故障；

如果所述阀门开度大于0且所述送丝风速为0，则判断风阀的阀门电机发生故障。

6.根据权利要求5所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，其特征在于，还包括：压力传感器；

在卷烟风力送丝的送丝管和回风管分别设置有所述压力传感器，以对送丝管风压和回风管风压进行实时采集；

所述压力传感器的输出端与所述模拟量转换模块的第二输入端信号连接，所述控制器在所述送丝管风压与所述回风管风压的差值大于设定风压阈值时判断风力送丝系统处于风平衡异常状态。

7.根据权利要求6所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，其特征在于，还包括：人机对话装置；

所述控制器与所述人机对话装置通讯连接，所述人机对话装置用于提供人机交互界面及信息显示。

8.根据权利要求7所述的用于卷烟的风力送丝在线诊断系统，其特征在于，将所述控制器和所述模拟量转换模块设置在便携式安装箱内，所述便携式安装箱内还设有信号接插件；

所述模拟量转换模块通过所述信号接插件与所述压差传感器、所述压力传感器、所述风速传感器和所述阀门开度传感器信号连接；

所述控制器通过所述信号接插件与送丝管内的风阀信号连接，以接收风阀的状态信息及发送风阀的控制信号。

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