(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011117284.4
(22)申请日 2020.10.19
(71)申请人 河北白沙烟草有限责任公司
地址 052165 河北省石家庄市珠江大道366
号
(72)发明人 张建林 韩少龙 王涛 杨桓
王玉龙 杨静
(74)专利代理机构 石家庄新世纪专利商标事务
所有限公司 13100
代理人 董金国 黄敬霞
(51)Int.Cl.
B65G 43/00(2006.01)
(54)发明名称一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法(57)摘要本发明提供一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，在烟草喂料机提升带的定量管内安装冗余光电管，冗余光电管包括基本在同一高度安装的两个以上光电管，各个光电管的输出信号被合并处理为该组冗余光电管的一个物料遮挡信号；根 据一个时间周期对一个物料遮挡信号计数，以获得该组冗余光电管的循环计数信号；根据至少一个循环计数信号调节提升带运行速率。本发明技术方案避免了提升带运行速度的大幅变化对其机械部分的伤害，降低了能耗，更重要的是大幅提高了烟叶流量均匀稳定性，保证了卷烟产品的内在质量。本发明具有机构简单、控制精确、自动化程度高的特点，适合在制丝线各
工段喂料机中应用。权利要求书1页 说明书10页 附图3页CN 112278773 A 2021.01.29
C N 112278773
A
1.一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，包括步骤：
在定量管内设置至少一组冗余光电管，一组所述冗余光电管包括基本在同一高度安装的两个以上光电管，各个所述光电管的输出信号被合并处理为该组冗余光电管的一个物料遮挡信号；
根据一个时间周期对一个所述物料遮挡信号计数，以获得该组冗余光电管的循环计数信号；
根据至少一个所述循环计数信号调节提升带运行速率。
2.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：所述冗余光电管包括在垂直方向上相邻的两个光电管，其中，上位的光电管的垂直投影覆盖下位的光电管。
3.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：一组所述冗余光电管中各个相邻光电管的高度差不大于5cm。
4.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：在所述定量管内一个高度区域的上端设置第一冗余光电管，在该高度区域的下端设置第二冗余光电管；以所述第一冗余光电管的第一循环计数信号为负反馈信号的调节提升带运行速率。
5.根据权利要求4所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：调节提升带运行速率时，以所述第一冗余光电管的第一循环计数信号为一个负反馈信号，以所述第二冗余光电管的第二循环计数信号为一个正反馈信号。
6.根据权利要求4所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：所述高度区域的上端距离其下端的高度差小于等于90cm。
7.根据权利要求4所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：所述第一冗余光电管位于所述第二冗余光电管的正上方。
8.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于，将一组所述冗余光电管中各个光电管的输出信号合并处理为该组冗余光电管的一个物料遮挡信号的方法为：如果从各个所述光电管的输出端接收的信号均为遮蔽状态，则所述物料遮挡信号为遮蔽状态，否则，所述物料遮挡信号为非遮蔽状态。
9.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于，根据一个时间周期对一个所述物料遮挡信号计数，以获得该组冗余光电管的循环计数信号的方法为：所述时间周期均分为若干时间片，对于相邻时间片的均分时间点，如果所述物料遮挡信号为遮蔽状态，则所述循环计数信号的计数值加1，否则，所述循环计数信号的计数值不变。
10.根据权利要求1所述的烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，其特征在于：在提升带与底带之间设置至少一组第三冗余光电管，所述第三冗余光电管提供携带所述提升带缺料信息的第三物料遮挡信号；如果所述底带末次运行结束时刻距离当前时刻大于一个预设时段，则采信当前时刻的所述第三物料遮挡信号，否则，不采信当前时刻的所述第三物料遮挡信号。
权 利 要 求 书1/1页CN 112278773 A
一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法
技术领域
[0001]本发明属于烟草生产设备的自动化控制技术领域，尤其涉及一种烟草喂料机提升带供料流量的自动控制方法。
背景技术
[0002]在烟草生产的叶加料、气流烘丝、薄板烘丝、烟丝加香、比例掺配等众多重要工段都需要稳定供料系统保证物料供应的稳定性，即定量喂料工序。稳定供料系统包括缓冲流量的喂料机、定量管和设置在喂料机后端的电子皮带秤，其中喂料机包括喂料仓、底带和提升带，在该工序中，来自储柜等上一工序的不同牌号的烟叶作为物料通过振筛落入喂料仓一端，由底带将烟叶输送到喂料仓另一端的提升带上，提升带提升烟叶到定量管上端并将烟叶卸入，烟叶经过定量管后落于电子皮带称上，由电子皮带称称重传输到下一工序。[0003]现有技术中，烟叶喂料机的控制器均通过定量管中设置的三组光电管接收的遮挡信号对提升带调速控制以控制电子皮带秤的流量稳定，但仍经常出现提升带速度和电子皮带秤的流量不匹配的问题。一些改进的技术方案中，采用光栅传感器代替三组光电管，但是该方案的做法改变了原来的硬件配置和结构，增加了光栅和A/D转换，这样做成本较高；另一些改进的技术方案中，对控制策略进行了改进，提出了物料高于中位，频率减Δf，低于中位，频率加Δf，类似该原理的定量闭环跟随策略调速，然而考虑到烟草加工行业的特殊性，需要频繁切换牌号，不同牌号密度差异较大并具有随机性，闭环参数难以通过实验优选，仅仅靠该控制动作难以使得物料料位维持在一个固定高度，大滞环也会带来较大的调节损耗，烟草喂料机提升带速度的控制方法不够完善和实用。
发明内容
[0004]本发明目的在于提供一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，在保持原有的硬件配置，并且尽量少的改动设备结构的条件下，对烟草喂料机提升带的速度进行自适应变频控制，使得提升带的供料速度和电子皮带秤的流量相匹配。
[0005]本发明提供的技术方案是一种烟草喂料机提升带自适应变频控制方法，包括步骤：
[0006]在定量管内设置至少一组冗余光电管，一组所述冗余光电管包括基本在同一高度安装的两个以上光电管，各个所述光电管的输出信号被合并处理为该组冗余光电管的一个物料遮挡信号；
[0007]根据一个时间周期对一个所述物料遮挡信号计数，以获得该组冗余光电管的循环计数信号；
[0008]根据至少一个所述循环计数信号调节提升带运行速率。
[0009]该技术方案不再将一个光电管的高低电平作为物料堆积高度的判断，而是对于动态下落的松散物料料堆考虑其在一个时间片上的松散程度，在重力加速度不变的情况下，在一个固定高度处，通过采集一组冗余的光电管的输出，将其处理为一个共同的电平信号，
然后对其变化计数，如对其边沿计数，烟叶流的下落速度是基本不变的，因此计数值是稳定的，在此基
础上，松散物料的模糊的堆积面越接近该固定高度，烟叶流的密度会更高，但是下落速度会越慢，循环计数信号的值会受至少两个因素印象影响，一是速度越快，计数值越大，二是密度越大，计数值越大，考虑在该高度上物料越密集或者流量越大，在理解上述循环计数信号的物理含义的情况下，本领域技术人员可以配置具体的控制程序对提升带运行速度控制，以便调节提升带速度使定量管中物料堆积高度保持在固定高度附近。
[0010]在一些优选的实施例中，所述冗余光电管包括在垂直方向上相邻的两个光电管，其中，上位的光电管的垂直投影覆盖下位的光电管。这些实施例中，一对包括发射端和接收端的光电对管因为只提供一个电平信号，在本申请中称为一个光电管，在考虑只有上下两个光电管的冗余光电管中，上位的光电管的垂直投影覆盖下位的光电管，使得下落的轻质烟叶不会落于下位的光电管上，使得其架丝概率极小，同时，上位的光电管如果出现架丝，则由于烟叶流动性也会被短时间解除，即在定量管同一位置上下重叠的设置两个光电管，并对其信号合并处理，可以排除架丝对光电管信号的影响。
[0011]进一步优选的，一组所述冗余光电管中各个相邻光电管的高度差不大于5cm。本发明的一组冗余光电管，要求基本位于同一高度，共同的采集该高度处的烟叶遮蔽信号，对于常规高度的定量管一般全高在3m以内，考虑这个区间的烟叶下落速度，以及烟草行业中烟叶、烟片、烟梗尺寸范围以及其混合成的松散的烟草团的尺寸，这个高度差不应该大于5cm。应当说明的是，这并非本领域常规选择，而是在上述技术方案的发明构思下的进一步优选限定。实际上为了便于内部维修，在可以充分调整光电管延时
触发时间的情况下，本领域技术人员倾向于一个更大的安装间距。
[0012]在一些优选的实施例中，在所述定量管内一个高度区域的上端设置第一冗余光电管，在该高度区域的下端设置第二冗余光电管；以所述第一冗余光电管的第一循环计数信号为负反馈信号的调节提升带运行速率。在这些实施例中，通过负反馈，在第一循环计数信号变大时，考虑物料堆积面有上升趋势，应该下调提升带转速，在第一循环计数信号变小时，考虑物料堆积面有下升趋势，应该上调提升带转速，以便将物料大致的堆积面控制在高度区域的上端位置以下。
[0013]进一步优选的，调节提升带运行速率时，以所述第一冗余光电管的第一循环计数信号为一个负反馈信号，以所述第二冗余光电管的第二循环计数信号为一个正反馈信号。在这些实施例中，可以设置双环反馈，或者采用引入双参数的神经网络对提升带速度进行多级控制，其原理为，在对提升带的调速控制中，尽量保持第二循环计数信号为最大，同时，第一循环计数信号不为最大，以便将物料大致的堆积面控制在高度区域的上端位置和下端位置之间。
[0014]优选的，所述高度区域的上端距离其下端的高度差小于等于90cm。在一些实施例中，高度差可以为20cm，其高度差选取在于允许的物料大致的堆积面的移动范围，以及在该移动范围内的可接受的提升带的实际转速波动。
[0015]优选的，所述第一冗余光电管位于所述第二冗余光电管的正上方。
[0016]在一些优选的实施例中，将一组所述冗余光电管中各个光电管的输出信号合并处理为该组冗余光电管的一个物料遮挡信号的方法为：如果从各个所述光电管的输出端接收的信号均为遮蔽状态，则所述物料遮挡信号为遮蔽状态，否则，所述物料遮挡信号为非遮蔽
状态。这些实施例中，如果光电管遮蔽信号为高电平时，相当于通过一个与门处理一组冗余光电管的光电管为一个电平信号，考虑一组冗余光电管仅包含一个上位光电管和一个下位光电管，则在一个响应周期内，如果有真实烟叶经过该处，则必有一个遮蔽状态的信号输出，否则被认为是架丝等引起的非正常遮蔽。
[0017]在一些优选的实施例中，根据一个时间周期对一个所述物料遮挡信号计数，以获得该组冗余光电管的循环计数信号的方法为：所述时间周期均分为若干时间片，对于相邻时间片的均分时间点，如果所述物料遮挡信号为遮蔽状态，则所述循环计数信号的计数值加1，否则，所述循环计数信号的计数值不变。
[0018]在一些优选的实施例中，在提升带与底带之间设置至少一组第三冗余光电管，所述第三冗余光电管提供携带所述提升带缺料信息的第三物料遮挡信号；如果所述底带末次运行结束时刻距离当前时刻大于一个预设时段，则采信当前时刻的所述第三物料遮挡信号，否则，不采信当前时刻的所述第三物料遮挡信号。
[0019]优选的，所述冗余光电管中的所述光电管选用光电对管。
[0020]本发明技术方案带来的效果包括但不限于：一个方面的，本发明对烟草喂料机提升带速度进行自适应变频控制，针对不同牌号的物料，都可以在3-5分钟内将喂料机的提升带控制到合适的频率范围，能够使得电子皮带秤的供料流量均匀稳定，进而提高了加水、加温、加料、加香、掺配和烘干等环节的精度和均匀性，并且在降低能耗的同时，还避免了因提升带速度大起大落对机械部分的伤害，延长了电机使用寿命。一个方面的，本发明技术方案在实施中不需要额外的增加硬件，只需要添加工作可靠的程序功能块即可实现。一个方面的，本发明技术方案限定的高位冗余光电管和低位冗余光电管各为两对，高位冗余光电管中的任意一对被挡光即认为物料高于或等于高位冗余光电管所在位置，低位冗余光电管中的任意一对通光即认为物料低于低位冗余光电管所在位置，保证检测数据的可靠准确性。
附图说明
[0021]图1为现有技术中稳定供料系统的结构示意图；
[0022]图2为现有技术中稳定供料系统中定量管信号与提升带速度关系的示意图；[0023]图3为现有技术中稳定供料系统运行中提升带电机控制频率变化示意图；[0024]图4为本发明一个方法实施例中改进的定量管结构示意图；
[0025]图5为本发明另一个方法实施例中改进的定量管结构示意图；
[0026]图6为本发明一个方法实施例中提升带调速流程示意图；
[0027]图7为本发明一个方法实施例中稳定供料系统运行中提升带电机控制频率变化示意图；
[0028]其中，
[0029]喂料仓31、底带32、提升带33、定量管34、电子皮带秤35、振筛36；
[0030]第一位置光电管5、第二位置光电管6、第三位置光电管7、第四位置光电管8；[0031]高位冗余光电管1，低位冗余光电管2。
具体实施方式
[0032]首先需要说明的是，如图1、图2、图3所示的，一个现有技术中烟草加工的稳定供料
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议