針對電子秤故障診斷能力不足、異常情況頻發(fā)、維修時(shí)間過(guò)長(cháng)等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)出電子秤自診斷控制系統和智能語(yǔ)音報警系統, 可以自動(dòng)修復常規故障并實(shí)時(shí)播報異常語(yǔ)音信息,提高檢修效率,減少批次異常次數和產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

0.引言

在煙草制絲生產(chǎn)線(xiàn)上，電子皮帶秤是一種連續稱(chēng)重設備,實(shí) 現物料的輸送、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(lái)滿(mǎn)足精確控制和數據采集的 要求,為精密加工和穩定制絲產(chǎn)品的質(zhì)量奠定基礎。隨著(zhù)煙草制 絲線(xiàn)自動(dòng)化和柔性加工的需要,要求電子秤控制技術(shù)更先進(jìn)、精 度更高、數據轉換更快、實(shí)時(shí)通信性更好；同時(shí)要求性能穩定、可 靠性高、維護簡(jiǎn)單、輔助檢測功能進(jìn)一步完善。隨著(zhù)電子皮帶秤 技術(shù)發(fā)展和總線(xiàn)系統的應用，為跨平臺數據綜合應用提供支撐， 各種控制功能得以實(shí)現,如指標輔助測試功能,多秤臺多傳感器 自動(dòng)切換功能,聯(lián)合監控功能等,使自診斷校驗功能成為可能。

1.存在問(wèn)題及現狀分析

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(chēng)重傳感器來(lái)的重量 信號和測速機的速度信號后，通過(guò)CPU模塊運算,得出物料的 瞬時(shí)流量、累計重量及電機控制等信號,從而完成電子秤的自動(dòng) 稱(chēng)重和控制等功能。

當秤架上有物料經(jīng)過(guò)計量段時(shí)，對這一區段稱(chēng)重托輥產(chǎn)生 壓力，稱(chēng)重托輥將這個(gè)力作用到負荷傳感器上,使傳感器產(chǎn)生一 個(gè)與此區段上的物料質(zhì)量成正比的電壓信號。該信號經(jīng)過(guò)稱(chēng)重放大器處理后送入模擬量模塊，同時(shí)測速機構產(chǎn)生與皮帶速度 成正比的脈沖信號,送給可編程控制器進(jìn)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。

1.2電子秤控制系統存在問(wèn)題及現狀分析

漯河卷煙廠(chǎng)目前使用的電子皮帶秤,采用雙托輥、雙傳感器 結構,物料均勻通過(guò)的情況下計量精度較高，能將稱(chēng)量精度控制 在標準范圍內；但傳感器等故障較多，出現異常問(wèn)題進(jìn)行維修 時(shí),要通過(guò)因素分析、追蹤、篩選等方法處理,故障排除時(shí)間受維 修員個(gè)人因素的影響較大。另外,此種秤已使用十年之久,未經(jīng) 過(guò)項修和改進(jìn),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(wèn)題、電氣故障、流量、荷重、速度瞬 間波動(dòng)和皮帶打滑等是電子秤主要故障，占故障總數的 81.25%。由于電子秤自身故障診斷能力不足，導致維修時(shí)間過(guò) 長(cháng)、故障排除時(shí)間拖延等。

由于自診斷功能較弱，不能及時(shí)發(fā)現電子皮帶秤運行中異 常問(wèn)題，往往要到生產(chǎn)結束后數據的比對分析或者是在維修人 員校驗后才能發(fā)現，自動(dòng)校驗功能更差。怡怡是這些事后發(fā)現的 物料計量問(wèn)題，帶來(lái)難于彌補的質(zhì)量損失。

2.系統改進(jìn)及應用

在現有電子皮帶秤基礎上改造相應機械和電氣器件，開(kāi)發(fā) 應用自診斷系統（圖2)。在生產(chǎn)前和生產(chǎn)過(guò)程中分別增加不同的故障智能 診斷系統，實(shí)時(shí)發(fā)現異 常、對異常 做出綜合判 斷，并對可 能的異常實(shí) 施應急措 施，實(shí)現故 障自校驗，保證控制精 準，實(shí)現電 子秤運行狀 態(tài)可控。

2.1荷重傳 感器判異功 能實(shí)現

單托輥雙傳感器或雙秤臺四傳感器，均可實(shí)現傳感器異常 自診斷：每個(gè)荷重傳感器工作時(shí)將荷重輸出信號上傳到可編程 控制器,PLC轉換和處理接收到的稱(chēng)重信號并對荷重傳感器傳 輸信號周期性?huà)呙瑁▓D3)。生產(chǎn)過(guò)程中，2個(gè)秤臺同時(shí)計量,通過(guò) 計算計量數據差值是否超過(guò)預設值,判斷秤臺是否正常運行。出 現精度異常時(shí)，智能報警系統發(fā)出對系統進(jìn)行檢查或自動(dòng)調整 的指令，據此觸發(fā)自診斷自校驗系統工作流程并定位異常發(fā)生 部位,從而節省了故障查找和檢修時(shí)間。

2.2測速傳感器自診斷

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

2.3位移檢測功能實(shí)現

在皮帶左右兩側增加位置檢測接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)接頭 與輸送帶面距離為2~4 mm,調整活動(dòng)支架、使左、右接近開(kāi)關(guān) 同時(shí)接收到皮帶金屬片給出的信號，同時(shí)接收到信號的時(shí)間間 隔不能太大。皮帶跑偏到一定位置,接近開(kāi)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(dòng)推桿的運行方 向，給校偏機構發(fā) 出指令，使皮帶自 動(dòng)恢復至中間位 置，實(shí)現自動(dòng)糾偏 (圖4。若長(cháng)期校偏 仍不能使皮帶恢復 到中間位置，則發(fā) 出帶偏信號,并通過(guò)語(yǔ)音播報，提醒操作人員及時(shí)排除故障、校 正皮帶位移。

2.4 語(yǔ)音報警系統的應用

確定各個(gè)異常報警輸出閥值（報警值,根據邏輯控制設 定限制條件，并編寫(xiě)工藝參數報警輸出控制程序，將程序異常 輸出與語(yǔ)音報警信息一一對應，經(jīng)過(guò)語(yǔ)音處理軟件處理，播報 故障信息，同時(shí)對故障信息進(jìn)行分類(lèi)存儲（圖5)。對于警示故 障,通過(guò)自診斷、自校驗系統自動(dòng)修復，對于禁止故障，設備自 動(dòng)停止運行,并通過(guò)語(yǔ)音報警系統定位故障位置，提醒巡視人 員處理。

3.改進(jìn)效果

（1）自診斷校驗系統的應用,減少了批次中的異常次數和產(chǎn) 品質(zhì)量波動(dòng),提高電子秤過(guò)程控制能力。經(jīng)統計分析,異常診斷 能力達85%以上、自校驗能力達60%以上，質(zhì)量缺陷和設備隱 患預防管控能力提高。

（2）智能語(yǔ)音裝置與中控系統有機融合，在生產(chǎn)前點(diǎn)檢 和生產(chǎn)中，及時(shí)準確發(fā)布設備異常狀態(tài)，提醒操作人員預防 和處理，減少誤操作和反應時(shí)間。異常趨勢的判斷準確性和 處理效率提高，系統能指導維修工準確定位設備故障點(diǎn)、提 高維修效率。

通過(guò)自診斷監控畫(huà)面,語(yǔ)音報警系統的開(kāi)發(fā)，電子秤的 維護更簡(jiǎn)單、性能更可靠,可在行業(yè)和同類(lèi)設備推廣應用。