卷烟机在线微波烟支重量检测控制系统.ppt

《卷烟机在线微波烟支重量检测控制系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卷烟机在线微波烟支重量检测控制系统.ppt（66页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、在线微波烟支重量检测控制系统,一劳永逸，彻底解决安全、环保及维护等诸多问题的最佳选择,认识我们,“上海恒尚自动化设备有限公司”注册于上海浦东新区,公司主要从事烟草领域自动化控制设备、在线检测系统及仪器仪表的开发、制造及销售，同时为卷烟生产企业提供高品质的机、电零部件供应。,公司坚持以技术开发、技术进步为发展的源动力，并长期坚持投入。公司现有员工中，技术研发及工程人员占60%以上。公司主要围绕提质降耗、提高检测控制手段与精度、完善生产工艺和改善生产条件等课题进行技术开发。与客户密切合作，共同开发了许多新产品、新技术，使客户收到了实效。,已经成功推广的产品有：各种卷接包机组的数据采集系统、烟支紧头

2、自动跟踪系统、重量控制系统、在线光学圆周检测系统、烟支规格改变等。公司已获得多项技术专利，并获多个上海市科委认定的高新技术成果转化项目。公司所经营的产品在烟厂使用后反映良好。产品的技术含量及质量保证均达到国内领先水平，受到用户的一致好评。,公司的远景,我们长久坚持：,技术创新 产品于精 服务以诚 恒久无尚,几乎所有卷烟机在其早期设计时，重量控制系统全部选用锶90放射源作为其重量控制的检测头，但放射源作为公知的危险性物质存在如下缺点；,1、安全性差放射源有辐射性，对操作工特别是对维修工有一定的安全威胁。钛膜很容易破裂，放射源开启阀门有时机械动作会失灵，这都会增加安全隐患。按照ISO14000环境

3、认证要求，生产环境中放射源达到一定量无法通过认证。,2、可维护性差 由于具有辐射性，维护极其不方便，使得该系统可能在大多数时间里无法正常工作。由于放射源的自身特性，要求系统要定时进行基准校验，给使用和维护带来不便。,3、控制精度随着放射源的衰减而降低 锶90的半衰期为10年左右，我国大部分厂家使用的主要设备已接近或达到10年。放射源的衰减会影响到信号的输出，如不能及时处理和调整，会影响到系统的控制精度甚至使系统无法正常工作。,由于以上原因，大家一直在寻找能够替代放射源的安全检测方法，微波以其安全、稳定、精确的特点逐渐被发现并用于在线物体的密度检测。,从科学理论到最终产品,微波是无线电频谱的一部

4、分。它指频率在300MHz（波长1米）到300 GHz（波长1毫米）的电磁波。微波技术是基于微波的特点发展而形成的一门技术。它的研究内容包括微波的产生、传输、传播、辐射、检测及应用等方面。,由于微波具有许多独特的优点，它在军事及民用技术方面都得到了广泛的应用：利用微波信号能在金属物体表面反射而且波长短、定向性强的特性，人们做成了各种雷达；利用微波作为载波，它能携带更多信息进行传输，所以被广泛用于通讯技术中；,利用微波照射物质，使物质中的偶极分子转动而产生热量，它被用于材料加热、干燥、灭菌及医疗方面；利用微波在不同材料中的传播速度、强度的变化可以用来检测材料的特性等等。,本产品利用烟丝条通过微波

5、电磁场时，由于烟条的密度及水分含量的不同，使微波电磁场能量参数发生变化来检测烟丝条的重量和含水量。,由于微波信号频率高、变化速度快，对材料密度及湿度的变化反应极其敏感，而且它对被检测材料本身不会产生任何损害，所以它具有能在线、实时、快速、无损对材料特性检测的特点。本产品使用的微波功率极小，仅为10mW左右，所以它对工作场地及操作人员不会造成任何污染和伤害。,检测原理如图1所示：,图1原理示意图,1为微波发生器；2、5为隔离环；3为谐振腔；4为被测烟条；6为检波放大器；7为数据处理器；8为微波发生器的控制线路；9为输出信号。,微波发生器1向谐振腔输送两种不同频率的微波，通过谐振腔未受烟条影响（空

6、腔）与受烟条影响（加载）的谐振曲线的变化来测定烟条的密度和水分，隔离环的作用是避免信号的互相干扰.,谐振腔输出的微波谐振曲线如图2所示,图2微波谐振曲线,其中：f0、u0为空腔（即未放入被测烟条）时的谐振曲线。f1、u1为加载（即放入被测烟条）时的谐振曲线。fa、fb为微波发生器输送的两个微波频率，ua、ub为检波器检出的输出微波信号。取：u直=1/2（ua+ub）u交=1/（ub-ua）,u直反映了被测烟条的密度，密度越大，u直越大，设m为被测烟条的密度，则m与u直之间的数学关系如下：m=a+bu直+c（u直）2 为二阶方程式。式中常数 a、b、c采用已知密度的物质进行标定后获得。根据上式，

7、当谐振腔内加入被测烟条时，检波器检出ua、ub后，在数据处理器中可以求得u直和m，从而测出烟条的密度。,u交反映了被测烟条的水分，水分含量越大，u交越大，设w为被测烟条的水分含量，则w与u交之间的数学关系如下：w=d+eu交+f（u交）2为二阶方程式，式中常数d、e、f采用已知水分的物质进行标定后获得。同样，在数据处理器中可以求得u交和w，从而测出烟条的水分。,控制逻辑原理图如图4所示：,图4控制逻辑图,我们经过研究、试验，组织了微波学、计算机学、仪器仪表学、机械学、自动化控制等多学科多专业人员联合攻关，终于开发成功了HS-WB型系列高速在线微波烟支重量控制系统。,系统结构:微波烟支重量控制系

8、统由微波电磁场空腔组件、导烟管组件、气路组件、温控组件、壳体组件、专用微波源及控制电路、检波放大电路、数据信号处理系统、信号输出驱动等组成。,技术参数：1、电源：AC110V10%；50HZ10%；2、微波发射功率：10mw；3、取样频率：每次取样间隙时间80s（12500次/秒）；4、工作环境：温度：0-60oC空气湿度：无凝露（90%）5、输出信号及接口：兼容MAID-N、MWC、SRM等烟支重量控制系统；6、密度测量范围：0-0.6g/cm3（烟支密度约为0.20-0.35g/cm3左右）；7、水分测量范围：0-25%；,微波谐振曲线,微波探头,千锤百炼,我们对整个系统的各项性能及稳定性

9、作了大量的科学试验：,微波网络分析仪,微波矢量分析仪,微波标量分析仪,振动试验分析仪,高低温考核试验,第一、检测原理。微波信号的变化与被检测物体的温度、水分、密度三者之间的数学公式是什么？这是应用物理领域未公知的，微波对温度、水分、密度的变化都很敏感，三者之间任何一个指标有微小的变化都会引起微波信号的变化。失去这一理论依据，所完成的任何系统都无法正常工作。我公司在参阅大量相关资料，又进行了大量科学试验后，最终准确地掌握了该变化公式。,第二、选择最佳的微波源。不同的微波源有不同的特性，大多数微波源的输出频率和功率都会有不同程度的漂移，如不能很好地解决微波的漂移问题就无法对烟条重量进行稳定的控制。

10、我公司巧妙地应用了特殊的微波源而很好地解决了这一问题。,第三、科学的算法。掌握了微波环绕被测物体的变化特性后，如何将各个变量进行科学计算以求得被测物体的真实重量，我们经过大量的摸索结合多年从事烟机重量控制系统开发的经验，总结出了一套应用于微波探头的科学的算法。,相仿者可寻，相匹者难求,技术特点 本微波检测控制系统可根据操作人员需要任意断电或送电启动，并且不需要预热，不需调零，均可正常工作，烟支密度和水分含量检测控制精度和可靠性不受影响。,（注：其它厂家推出的微波密度及水分检测装置由于设计上的缺陷，没有从根本上解决微波元件电参数现场使用时易漂移从而影响检测的准确度和可靠性，往往要求使用者在微波检

11、测装置送电启动后，要很长时间的预热及手动或自动调零。,长时间的预热，影响烟厂生产时间安排和设备有效作业时间，即使做到了长时间的预热，达到了恒温热平衡状态，如果设计上没有根本解决易漂移问题，微波烟支密度和水分检测同样存在漂移和误差大的现象。手动或自动调零，给操作者带来了麻烦，而且在调零时，要求导烟检测管内是清洁的，一旦导烟检测管内存留有烟丝、碎片、乳胶等异物时，调零反而更会加重检测误差，尤其是在系统自动调零时，操作人员由于不知道系统何时在进行调零而无法去随时清除导烟检测管内存留的烟丝等异物。）,可以检测不同品牌烟支的密度和水分含量，无需设置或更改任何检测参数。微波探头发射功率非常小（比普通移动电

12、话的微波功率小数百倍），对周围人员及环境无任何危害和影响。,由于采用了专用微波发射及接收装置和特殊电子线路，从根本上解决了微波元件电参数现场使用时易漂移和受各种环境变化（如振动、温度、湿度、灰尘）的影响，另外，通过试验室大量定标试验，我们已经科学地掌握了微波信号同烟条密度及水分之间的数学关系，我们开发的微波烟支重量控制系统所输出的检测信号准确可靠地反映了烟条重量及含水量，从而保证了烟支重量检测及控制的精度。,由于微波烟支重量控制系统输出信号既反映了烟条密度又反映了烟条水分，从而消除了烟丝水分对检测装置造成的影响，这是传统的检测装置无法解决的问题。微波烟支重量控制系统输出信号及接口同原机平均重量

13、控制及数据采集系统具有完全一致的兼容性。微波信号采用高速计算机进行处理，使重量输出信号的采样间隔小于80微秒，完全能够满足各种高速卷接机组在线检测的速度要求。整个检测系统经过高低温试验、震动试验和连续通电试验等各项严格检验和测试，软硬件安全、稳定、可靠，使用及维护比较方便。,产品质量控制:制定全套生产技术、工艺文件和质量检验文件。外协件定点采购。自制件严格质量控制。所有零部件入库前进行质量检验和记录。部件及整机装配过程中有关工艺点进行质量检 验、控制和记录。产品入库及出厂前进行质量终检验、和记录。产品出厂后进行质量跟踪和记录。,适用范围,HS-WB型系列高速在线微波烟支重量控制系统可以取代原机

14、放射源探头用于所有MOLINS系列卷烟机（如PASSIM7K、PASSIM8K、长城机、MK95机）和所有HAUNI系列卷烟机（如PROTOS70、PROTOS80、PROTOS90）等各种高速卷接机组完成烟条重量及水分在线检测作用，我们提供了与重量控制及数据采集系统的如下两种配合形式，客户根据需要，可以选择其中的一种。,、,、,其中第种形式，仅用HS-WB型系列微波探头取代原机放射源探头，烟条平均重量控制及数据采集部分仍保留原机系统，它们之间可不做任何改动完成替代连接。,第种形式，用HS-WB型系列微波探头配合我们推出的烟支平均重量控制、烟支紧头自动控制及数据采集系统，整体更换原机的放射源探

15、头、烟条平均重量控制及数据采集系统，在原机的基础上，我们提供更为友好的人机界面、增加了烟支紧头自动控制功能、增强了数据采集功能以及更为稳定的烟支平均重量控制系统。有关我们推出的烟支平均重量控制、烟支紧头自动跟踪及数据采集系统的详细说明另见有关技术资料。,安装调试周期：现场安装调试时间为一天。本产品已申请了国家发明专利(申请号:200410025141.5)和实用新型专利(申请号:200420023688.7),烟支重量控制系统组成及功能烟支重量控制系统主要由三个部分组成：1）微波检测系统，它的主要作用是完成烟支重量在线检测，并将烟支重量信号及时送给烟支重量控制系统。2）重量控制系统，它的主要作

16、用是：将烟支分成若干等份，进行烟支密度曲线及紧头位置计算；进行超重、超轻、软点、硬点等重量缺陷烟支计算，并发出控制指令给烟支剔除机构将该类缺陷烟支剔除；,进行各种取样烟支计算，并发出控制指令给取样机构进行烟支取样；一批烟支平均重量计算，与工艺要求重量进行比较，或轻或重时，发出控制指令给劈刀盘驱动电机，驱动劈刀盘上、下运动，以完成一批烟支平均重量控制作用；数据采集及显示。3）劈刀执行机构，它主要由劈刀盘组件及驱动电机组成，主要作用是通过劈刀盘上、下运动，修劈烟丝来完成一批烟支平均重量控制。,微波检测系统使用性能考核微波检测系统使用性能主要考核三个方面：1)烟支重量检测的稳定性，它是指不论何时，也

17、不论环境温度如何变化，烟条水分及温度如何变化，微波烟支重量检测输出值要始终保持正确，不能漂移。2)烟支重量检测的精度，它是指微波对烟支重量变化检测的分辨率，精度越高，则分辨率越大。,3)烟支重量变化检测的准确性，它是指当烟条重量发生变化时，不论增大或减少，微波检测输出的重量值，其变化数值大小应准确等于实际烟支重量变化数值的大小。采用目标重量取样检验方法可以考核微波检测系统上述三个方面的性能，目标重量取样是指在显示屏上设定好需要取出光烟的目标重量之值、取样数量以及内排或外排取样方式，SRM系统接受微波检测系统送过来的烟支重量信号，并将等于目标重量设定值的光烟进行取样剔除。三点目标重量取样是指设定

18、三点目标重量值（要求工艺重量、30mg偏差重量共三点），采用目标重量取样剔除，最好为光烟取样，这样可以消除滤咀棒等因素造成的误差。,要求工艺重量作为目标重量取样时，检验2个技术指标，（一）50支取样烟支平均重量值与目标重量值之差，不论何时，也不论环境温度如何变化，烟条水分及温度如何变化，该差值应越小越好，一般差值在5mg时，都正常。该差值反映了微波检测系统的稳定性，如果差值很大，则说明稳定性不好。在进行工艺重量作为目标重量取样之前，首先应该将重量控制系统中的重量调整修正参数设定正确，否则目标重量取样其平均值与目标重量值之间始终会有一个固定的偏差值。,（二）50支烟重量标准偏差值，,式中,=第i

19、支烟重量值，,重量标准偏差值越小，说明取样烟支重量离散度越小，则微波检测系统的检测精度或分辨率越高，一般微波检测重量标准偏差值10mg都属正常，而放射源探头取样重量标准偏差一般都大于10mg。,30mg偏差重量作为目标重量取样时，主要检验50支取样烟支平均重量值与目标重量值之差，当设定工艺要求重量+30mg作为目标重量时，取样50支烟其平均重量值应尽量接近工艺要求重量+30mg，他们之间的差值反映了微波检测系统对烟支重量变化检测的准确性，差值越小，则准确性越高。当设定工艺要求重量-30mg作为目标重量时，道理是一样的，一般情况下，差值5mg时属正常。,常见问题的答复烟支密度曲线及紧头位置偏移较

20、多。这主要是切口距离不对造成的，应重新校对切口距离并输入正确数据。烟支重量短期标准偏差太大。短期标准偏差反映的是单支烟重量离散度，短期标准偏差太大，说明单支烟重量分布离散度大，甚至相邻两支烟重量差别都会较大，这主要是由于烟丝品质结构、后身供丝、风室体、劈刀盘修劈时的拉扯烟丝、烟枪导轨等各个环节一些不合理的影响因素造成了烟条中烟丝分布不均匀，从而影响到单支烟重量分布的离散度或短期标准偏差大。短期标准偏差与烟支重量检测控制系统关系不大，虽然微波检测系统能够适时检测出单支烟重量并将信号传给重量控制系统，但重量控制系统及劈刀盘的修劈烟丝只能起到一批烟平均重量控制作用，不能够控制单支烟的重量。,20支烟

21、或100支烟组重波动大。波动主要分两种情况，（一）组重分布成台阶状，也就是说一批烟每20支组重相同，但与另一批烟每20支组重相同的烟组重差别大，两批烟组重处于两个台阶上，这主要是由微波检测系统的漂移造成的，也就是微波检测系统的稳定性不高，此时进行两个台阶下目标重量取样检验，会发现两个台阶下目标重量取样重量平均值也处于两个台阶上，之间差别较大。（二）大多数时20支烟组重合格，但有时会有一把超重或超轻出现，或者这一把烟组重与相邻的另一把烟组重差别大，这主要是由于原机后身来料不稳定或原机其他环节所造成的，与烟支重量检测控制系统关系不大。,劈刀盘处于上限时，20支烟组重仍然超重，这说明劈刀盘已处于最高

22、位置，虽然烟支重量检测控制系统处于正常，劈刀盘不能再往上继续多修劈烟丝，因此20支烟组重仍然超重。当在SRM系统上进行重量调整时，每增加或减少5，对于微波检测系统相应20支烟组重增大或减少0.2g左右。,重量控制长期标准偏差，它反映了微波检测系统，重量控制系统、原机后身供丝等各个综合环节工作状况，长期偏差小说明各个环节工作均正常，长期标准偏差大，上述各个环节可能都有影响，通过目标重量取样则可以鉴别微波检测系统工作是否正常。,我们始终在您所需要的地方无论何时、何地 我们始终坚持以科学的设计，可靠的质量，合理的价格和一流的服务为烟草行业的发展贡献力量，“技术创新、产品于精、服务以诚、恒久无尚”是我们长期坚持的目标。我们热诚期待与国内外朋友诚挚合作，共同发展。,