針對電子秤故障診斷能力不足、異常情況頻發(fā)、維修時間過長等問題,開發(fā)出電子秤自診斷控制系統(tǒng)和智能語音報警系統(tǒng), 可以自動修復(fù)常規(guī)故障并實時播報異常語音信息,提高檢修效率,減少批次異常次數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量波動。

0.引言

在煙草制絲生產(chǎn)線上，電子皮帶秤是一種連續(xù)稱重設(shè)備,實 現(xiàn)物料的輸送、精確計量、恒流量控制、精確摻兌配比、加香加料 控制和定料給料控制等功能，用來滿足精確控制和數(shù)據(jù)采集的 要求,為精密加工和穩(wěn)定制絲產(chǎn)品的質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。隨著煙草制 絲線自動化和柔性加工的需要,要求電子秤控制技術(shù)更先進、精 度更高、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換更快、實時通信性更好；同時要求性能穩(wěn)定、可 靠性高、維護簡單、輔助檢測功能進一步完善。隨著電子皮帶秤 技術(shù)發(fā)展和總線系統(tǒng)的應(yīng)用，為跨平臺數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用提供支撐， 各種控制功能得以實現(xiàn),如指標輔助測試功能,多秤臺多傳感器 自動切換功能,聯(lián)合監(jiān)控功能等,使自診斷校驗功能成為可能。

1.存在問題及現(xiàn)狀分析

1.1電子皮帶秤工作原理

皮帶秤由秤架、荷重傳感器、測速編碼器和觸控操作屏等4 大部件組成?？刂乒裰?/span>PC裝置在接受由稱重傳感器來的重量 信號和測速機的速度信號后，通過CPU模塊運算,得出物料的 瞬時流量、累計重量及電機控制等信號,從而完成電子秤的自動 稱重和控制等功能。

當(dāng)秤架上有物料經(jīng)過計量段時，對這一區(qū)段稱重托輥產(chǎn)生 壓力，稱重托輥將這個力作用到負荷傳感器上,使傳感器產(chǎn)生一 個與此區(qū)段上的物料質(zhì)量成正比的電壓信號。該信號經(jīng)過稱重放大器處理后送入模擬量模塊，同時測速機構(gòu)產(chǎn)生與皮帶速度 成正比的脈沖信號,送給可編程控制器進行計算和控制,最后在 觸控屏上顯示質(zhì)量、速度、流量和精度等參數(shù)。

1.2電子秤控制系統(tǒng)存在問題及現(xiàn)狀分析

漯河卷煙廠目前使用的電子皮帶秤,采用雙托輥、雙傳感器 結(jié)構(gòu),物料均勻通過的情況下計量精度較高，能將稱量精度控制 在標準范圍內(nèi)；但傳感器等故障較多，出現(xiàn)異常問題進行維修 時,要通過因素分析、追蹤、篩選等方法處理,故障排除時間受維 修員個人因素的影響較大。另外,此種秤已使用十年之久,未經(jīng) 過項修和改進,控制技術(shù)較為落后，自診斷功能較弱。

從表1可以看出，精度問題、電氣故障、流量、荷重、速度瞬 間波動和皮帶打滑等是電子秤主要故障，占故障總數(shù)的 81.25%。由于電子秤自身故障診斷能力不足，導(dǎo)致維修時間過 長、故障排除時間拖延等。

由于自診斷功能較弱，不能及時發(fā)現(xiàn)電子皮帶秤運行中異 常問題，往往要到生產(chǎn)結(jié)束后數(shù)據(jù)的比對分析或者是在維修人 員校驗后才能發(fā)現(xiàn)，自動校驗功能更差。怡怡是這些事后發(fā)現(xiàn)的 物料計量問題，帶來難于彌補的質(zhì)量損失。

2.系統(tǒng)改進及應(yīng)用

在現(xiàn)有電子皮帶秤基礎(chǔ)上改造相應(yīng)機械和電氣器件，開發(fā) 應(yīng)用自診斷系統(tǒng)（圖2)。在生產(chǎn)前和生產(chǎn)過程中分別增加不同的故障智能 診斷系統(tǒng)，實時發(fā)現(xiàn)異 常、對異常 做出綜合判 斷，并對可 能的異常實 施應(yīng)急措 施，實現(xiàn)故 障自校驗，保證控制精 準，實現(xiàn)電 子秤運行狀 態(tài)可控。

2.1荷重傳 感器判異功 能實現(xiàn)

單托輥雙傳感器或雙秤臺四傳感器，均可實現(xiàn)傳感器異常 自診斷：每個荷重傳感器工作時將荷重輸出信號上傳到可編程 控制器,PLC轉(zhuǎn)換和處理接收到的稱重信號并對荷重傳感器傳 輸信號周期性掃描（圖3)。生產(chǎn)過程中，2個秤臺同時計量,通過 計算計量數(shù)據(jù)差值是否超過預(yù)設(shè)值,判斷秤臺是否正常運行。出 現(xiàn)精度異常時，智能報警系統(tǒng)發(fā)出對系統(tǒng)進行檢查或自動調(diào)整 的指令，據(jù)此觸發(fā)自診斷自校驗系統(tǒng)工作流程并定位異常發(fā)生 部位,從而節(jié)省了故障查找和檢修時間。

2.2測速傳感器自診斷

電子皮帶秤交流電機運行時,旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送出代表皮帶速 度的脈沖電壓信號,經(jīng)計數(shù)器變?yōu)樗俣让}沖，計算整圈的編碼器 脈沖數(shù)理論值,累計實際一圈的編碼器脈沖數(shù),對比2個數(shù)值來 檢定測速傳感器的好壞。當(dāng)誤差有增大趨勢時，自動修正脈沖信 息,經(jīng)反復(fù)測試,脈沖值誤差超過10%以上可判定傳感器異常,據(jù) 此輸出報警信息并通過智能語音報警系統(tǒng)發(fā)出語音提示。

2.3位移檢測功能實現(xiàn)

在皮帶左右兩側(cè)增加位置檢測接近開關(guān)，使接近開關(guān)接頭 與輸送帶面距離為2~4 mm,調(diào)整活動支架、使左、右接近開關(guān) 同時接收到皮帶金屬片給出的信號，同時接收到信號的時間間 隔不能太大。皮帶跑偏到一定位置,接近開關(guān)檢測皮帶上左、右 偏離信號,送入PC裝置,經(jīng)判斷處理后發(fā)出控制信號，自診斷 程序啟用，確定電 動推桿的運行方 向，給校偏機構(gòu)發(fā) 出指令，使皮帶自 動恢復(fù)至中間位 置，實現(xiàn)自動糾偏 (圖4。若長期校偏 仍不能使皮帶恢復(fù) 到中間位置，則發(fā) 出帶偏信號,并通過語音播報，提醒操作人員及時排除故障、校 正皮帶位移。

2.4 語音報警系統(tǒng)的應(yīng)用

確定各個異常報警輸出閥值（報警值,根據(jù)邏輯控制設(shè) 定限制條件，并編寫工藝參數(shù)報警輸出控制程序，將程序異常 輸出與語音報警信息一一對應(yīng)，經(jīng)過語音處理軟件處理，播報 故障信息，同時對故障信息進行分類存儲（圖5)。對于警示故 障,通過自診斷、自校驗系統(tǒng)自動修復(fù)，對于禁止故障，設(shè)備自 動停止運行,并通過語音報警系統(tǒng)定位故障位置，提醒巡視人 員處理。

3.改進效果

（1）自診斷校驗系統(tǒng)的應(yīng)用,減少了批次中的異常次數(shù)和產(chǎn) 品質(zhì)量波動,提高電子秤過程控制能力。經(jīng)統(tǒng)計分析,異常診斷 能力達85%以上、自校驗?zāi)芰_60%以上，質(zhì)量缺陷和設(shè)備隱 患預(yù)防管控能力提高。

（2）智能語音裝置與中控系統(tǒng)有機融合，在生產(chǎn)前點檢 和生產(chǎn)中，及時準確發(fā)布設(shè)備異常狀態(tài)，提醒操作人員預(yù)防 和處理，減少誤操作和反應(yīng)時間。異常趨勢的判斷準確性和 處理效率提高，系統(tǒng)能指導(dǎo)維修工準確定位設(shè)備故障點、提 高維修效率。

通過自診斷監(jiān)控畫面,語音報警系統(tǒng)的開發(fā)，電子秤的 維護更簡單、性能更可靠,可在行業(yè)和同類設(shè)備推廣應(yīng)用。