煙草系統(tǒng)工藝分析煙絲中各類等級煙絲的含量是卷煙制造流程中的一個關鍵步驟，是評價卷煙制造質(zhì)量水平的一個標準。煙絲振動分選機是專門用來測試分析煙絲中各類等級煙絲含量的煙草專用設備，該設備的稱重系統(tǒng)是設備的核心系統(tǒng)。而現(xiàn)在煙草企業(yè)使用的稱重系統(tǒng)一般是臺秤，稱重需要人工取樣并篩分，工作負荷大，稱重數(shù)據(jù)容易出錯，數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠性需要人工保證。

針對目前煙絲振動分選機系統(tǒng)稱重部分的不足，本文對稱重系統(tǒng)進行了分析研究，提出了網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡來實時讀取稱重信息，具有實時性、可靠性、便捷等優(yōu)點。能滿足當前煙草行業(yè)自動化信息系統(tǒng)的要求。

1. 煙絲振動分選機系統(tǒng)和以太網(wǎng)網(wǎng)絡技術簡介

1.1 煙絲振動分選機

煙絲振動分選機通過振動篩網(wǎng)來分層篩出煙絲中各類等級的煙絲，通過稱重每層篩出的煙絲，分析計算出煙絲的整絲率、中絲率和碎絲率的含量，用以評價煙絲生產(chǎn)質(zhì)量，從而來把握卷煙生產(chǎn)流程的工藝質(zhì)量。

煙絲振動分選機主要有取料機構、喂料攤薄機構、輸送皮帶、四層篩網(wǎng)、電機、稱重機構、接料斗構成等機構系統(tǒng)構成，而其稱重機構是核心，稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)的精確度決定著工藝評價的可靠度。

1.2 稱重技術

稱重技術是將作用在被測物體上的重力按一定比例轉換成可計量的輸出信號。稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類，以電阻應變式使用最廣。

電阻應變式傳感器利用電阻應變片變形時，其電阻也隨之改變的原理工作。主要由彈性元件、電阻應變片、測量電路和傳輸電纜4部分組成。電阻應變片貼在彈性元件上，彈性元件受力變形時，其上的應變片隨之變形，并導致電阻改變。測量電路測出應變片電阻的變化并變換為與外力大小成比例的電信號輸出。電信號經(jīng)處理后以數(shù)字形式顯示出被測物的質(zhì)量。

1.3 以太網(wǎng)網(wǎng)絡技術

以太網(wǎng)是一種總線型局域網(wǎng)，采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問方式(CDMA/CD)進行數(shù)據(jù)傳輸。這種傳輸方式的原理很簡單：一個站點要傳送數(shù)據(jù)時，它首先監(jiān)聽信道(載波偵聽)，如果這時信道有數(shù)據(jù)傳輸，則等待到信道空閑再傳送數(shù)據(jù)。當同時有多個站點偵聽到信道空閑并發(fā)出數(shù)據(jù)(多路訪問)時，就會發(fā)生沖突。

為此，每個站點在發(fā)數(shù)據(jù)的同時進行沖突檢測，一旦發(fā)生沖突便立即停止數(shù)據(jù)傳輸，然后按照一定的算法退避一段時間來等待沖突平息，接著再偵聽信道準備發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)具有傳輸速率高、網(wǎng)絡軟件豐富、系統(tǒng)功能強、安裝連接簡單和使用維護方便等許多優(yōu)點。

2. 網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)的原理與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)運行構成

圖1為煙絲振動分選機網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)的構成框架系統(tǒng)，該稱重系統(tǒng)主要由稱重傳感器、網(wǎng)絡化稱重信號變送模塊、網(wǎng)絡交換機、PLC控制中心等構成。

稱重傳感器的稱重信號通過網(wǎng)絡化稱重信號變送器與PLC控制中心網(wǎng)絡通訊傳輸信號。通過網(wǎng)絡通訊傳輸信號可以減少信號干擾、信號衰減、信號傳輸時間，提高稱重信號的穩(wěn)定性、可靠性、實時性，從而能提高煙絲振動分選機分析功能的可靠穩(wěn)定性。

圖1 網(wǎng)絡化稱重系統(tǒng)框架結構圖

2.2 系統(tǒng)運行原理

煙絲振動分選機電阻應變式稱重傳感器將四層接料斗的稱重模擬量信號實時輸送給電阻橋模擬量輸入模塊，該模擬量模塊將稱重模擬量模塊轉換為16位分辨率的電橋電壓UD和電橋供電電壓Uref數(shù)字量信號，這兩個數(shù)字量信號用來實時計算稱重值。圖2為電阻應變式稱重傳感器。

電橋模擬量輸入模塊通過高速總線和網(wǎng)絡通訊模塊實時傳輸信號，PLC控制中心通過網(wǎng)絡和網(wǎng)絡通訊模塊實時接收發(fā)送數(shù)據(jù)，PLC控制中心通過網(wǎng)絡實時接收模擬量模塊模數(shù)轉換后的數(shù)字量信號。圖3為網(wǎng)絡化稱重模擬量信號模塊。

PLC控制中心通過網(wǎng)絡實時接收電橋電壓UD和電橋供電電壓Uref數(shù)字量信號，通過簡潔的計算模型公式測量值=UD/Uref ,實時計算出振動分選機分層分選后的四層接料斗的煙絲重量，然后計算分析煙絲的整絲率、中絲率、碎絲率、煙絲總重量等信息。

通過以上的模數(shù)轉換模式、數(shù)據(jù)通訊模式、稱重計算模型，可以很簡潔、方便、實時的計算分析煙絲的整死率、碎絲率等工藝參數(shù)，從而來評價煙絲生產(chǎn)流程的質(zhì)量水平，客觀地衡量煙絲的結構組成和不同規(guī)格煙絲的分布比例，從而正確衡量煙絲質(zhì)量。

圖2 電阻應變式稱重傳感器

圖3 網(wǎng)絡化稱重模擬量信號模塊

2.3 系統(tǒng)實際應用

網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)由于具有稱重信號采集方便實時，信號傳輸穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)精確度高，電氣穩(wěn)定運行等優(yōu)點，所以在公司研制的煙絲振動分選機系統(tǒng)中所產(chǎn)用。

網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)在實際產(chǎn)品的應用效果明顯，最總計算得出的數(shù)據(jù)也符合煙絲生產(chǎn)流程的需求，煙絲振動分選機的運行效果能滿足煙絲工藝分析的要求。

網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)的效果優(yōu)于傳統(tǒng)的稱重信號轉換傳輸計算模式。圖4為網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)的實際運行產(chǎn)品效果圖。

圖4 網(wǎng)絡化稱重系統(tǒng)的產(chǎn)品應用效果圖

3. 結論

網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)具有稱重信號采集實時簡潔、數(shù)據(jù)通訊方便快捷、稱重信號損耗干擾小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、電氣元件可靠運行等優(yōu)點，在煙絲振動分選機系統(tǒng)中應用能提高稱重精度，從而能準確客觀的分析評價煙絲生產(chǎn)工藝質(zhì)量水平。

網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)在煙絲振動分選機系統(tǒng)的實際應用效果明顯，具有數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠、精度高等優(yōu)點，能符合滿足評價煙絲生產(chǎn)工藝質(zhì)量的要求。

公司生產(chǎn)的煙絲在線振動分選機在煙草行業(yè)中已被廣泛使用，網(wǎng)絡分布式稱重系統(tǒng)在實際應用中展現(xiàn)的數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠、準確性也比較好，提升了煙草工藝分析評價的自動化、精確度和客觀性水平。

（編自《電氣技術》，原文標題為“基于網(wǎng)絡分布式稱重的煙絲振動分選系統(tǒng)的研究”，作者為袁興、王勝鑫 等。）