針對(duì)電子秤故障診斷能力不足、異常情況頻發(fā)、維修時(shí)間過長(zhǎng)等問題,開發(fā)出電子秤自診斷控制系統(tǒng)和智能語音報(bào)警系統(tǒng), 可以自動(dòng)修復(fù)常規(guī)故障并實(shí)時(shí)播報(bào)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(dòng)。

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(shí) 現(xiàn)物料的輸送、精確計(jì)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(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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換更快、實(shí)時(shí)通信性更好；同時(shí)要求性能穩(wěn)定、可 靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、輔助檢測(cè)功能進(jìn)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(tái)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用提供支撐， 各種控制功能得以實(shí)現(xiàn),如指標(biāo)輔助測(cè)試功能,多秤臺(tái)多傳感器 自動(dòng)切換功能,聯(lián)合監(jiān)控功能等,使自診斷校驗(yàn)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(cè)速編碼器和觸控操作屏等4 大部件組成。控制柜中PC裝置在接受由稱重傳感器來的重量 信號(hào)和測(cè)速機(jī)的速度信號(hào)后，通過CPU模塊運(yùn)算,得出物料的 瞬時(shí)流量、累計(jì)重量及電機(jī)控制等信號(hào),從而完成電子秤的自動(dòng) 稱重和控制等功能。

當(dāng)秤架上有物料經(jīng)過計(jì)量段時(shí)，對(duì)這一區(qū)段稱重托輥產(chǎn)生 壓力，稱重托輥將這個(gè)力作用到負(fù)荷傳感器上,使傳感器產(chǎn)生一 個(gè)與此區(qū)段上的物料質(zhì)量成正比的電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過稱重放大器處理后送入模擬量模塊，同時(shí)測(cè)速機(jī)構(gòu)產(chǎn)生與皮帶速度 成正比的脈沖信號(hào),送給可編程控制器進(jìn)行計(jì)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(jì)量精度較高，能將稱量精度控制 在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；但傳感器等故障較多，出現(xiàn)異常問題進(jìn)行維修 時(shí),要通過因素分析、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) 過項(xiàng)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(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(shí)間過 長(zhǎng)、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(xiàn)電子皮帶秤運(yùn)行中異 常問題，往往要到生產(chǎn)結(jié)束后數(shù)據(jù)的比對(duì)分析或者是在維修人 員校驗(yàn)后才能發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)校驗(yàn)功能更差。怡怡是這些事后發(fā)現(xiàn)的 物料計(jì)量問題，帶來難于彌補(bǔ)的質(zhì)量損失。

2.系統(tǒng)改進(jìn)及應(yīng)用

在現(xiàn)有電子皮帶秤基礎(chǔ)上改造相應(yīng)機(jī)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(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)異 常、對(duì)異常 做出綜合判 斷，并對(duì)可 能的異常實(shí) 施應(yīng)急措 施，實(shí)現(xiàn)故 障自校驗(yàn)，保證控制精 準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)電 子秤運(yùn)行狀 態(tài)可控。

2.1荷重傳 感器判異功 能實(shí)現(xiàn)

單托輥雙傳感器或雙秤臺(tái)四傳感器，均可實(shí)現(xiàn)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(hào)上傳到可編程 控制器,PLC轉(zhuǎn)換和處理接收到的稱重信號(hào)并對(duì)荷重傳感器傳 輸信號(hào)周期性掃描（圖3)。生產(chǎn)過程中，2個(gè)秤臺(tái)同時(shí)計(jì)量,通過 計(jì)算計(jì)量數(shù)據(jù)差值是否超過預(yù)設(shè)值,判斷秤臺(tái)是否正常運(yùn)行。出 現(xiàn)精度異常時(shí)，智能報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查或自動(dòng)調(diào)整 的指令，據(jù)此觸發(fā)自診斷自校驗(yàn)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(shí)間。

2.2測(cè)速傳感器自診斷

電子皮帶秤交流電機(jī)運(yùn)行時(shí),旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送出代表皮帶速 度的脈沖電壓信號(hào),經(jīng)計(jì)數(shù)器變?yōu)樗俣让}沖，計(jì)算整圈的編碼器 脈沖數(shù)理論值,累計(jì)實(shí)際一圈的編碼器脈沖數(shù),對(duì)比2個(gè)數(shù)值來 檢定測(cè)速傳感器的好壞。當(dāng)誤差有增大趨勢(shì)時(shí)，自動(dòng)修正脈沖信 息,經(jīng)反復(fù)測(cè)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(bào)警信息并通過智能語音報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出語音提示。

2.3位移檢測(cè)功能實(shí)現(xiàn)

在皮帶左右兩側(cè)增加位置檢測(cè)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(dòng)支架、使左、右接近開關(guān) 同時(shí)接收到皮帶金屬片給出的信號(hào)，同時(shí)接收到信號(hào)的時(shí)間間 隔不能太大。皮帶跑偏到一定位置,接近開關(guān)檢測(cè)皮帶上左、右 偏離信號(hào),送入PC裝置,經(jīng)判斷處理后發(fā)出控制信號(hào)，自診斷 程序啟用，確定電 動(dòng)推桿的運(yùn)行方 向，給校偏機(jī)構(gòu)發(fā) 出指令，使皮帶自 動(dòng)恢復(fù)至中間位 置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏 (圖4。若長(zhǎng)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(hào),并通過語音播報(bào)，提醒操作人員及時(shí)排除故障、校 正皮帶位移。

2.4 語音報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

確定各個(gè)異常報(bào)警輸出閥值（報(bào)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(bào)警輸出控制程序，將程序異常 輸出與語音報(bào)警信息一一對(duì)應(yīng)，經(jīng)過語音處理軟件處理，播報(bào) 故障信息，同時(shí)對(duì)故障信息進(jìn)行分類存儲(chǔ)（圖5)。對(duì)于警示故 障,通過自診斷、自校驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)修復(fù)，對(duì)于禁止故障，設(shè)備自 動(dòng)停止運(yùn)行,并通過語音報(bào)警系統(tǒng)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(yàn)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(dòng),提高電子秤過程控制能力。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,異常診斷 能力達(dá)85%以上、自校驗(yàn)?zāi)芰_(dá)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(jī)融合，在生產(chǎn)前點(diǎn)檢 和生產(chǎn)中，及時(shí)準(zhǔn)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(shí)間。異常趨勢(shì)的判斷準(zhǔn)確性和 處理效率提高，系統(tǒng)能指導(dǎo)維修工準(zhǔn)確定位設(shè)備故障點(diǎn)、提 高維修效率。

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