加香加料称重系统应用于烟叶制丝线

摘要：加香加料称重系统克服了原有加香加料装置的不足，有利于加香加料控制精度的提高，加强了库存控制和生产流程控制。
关键词：加香加料称重系统 Zmodem协议 Profibus ETHERNET JagBasic

一．问题的引出
根据国家烟草专卖局颁发的卷烟工艺规范，目前加香精度为0.5%，加料精度为1%，而原有的加香加料装置不能满足此要求，因此在原有的加香（料）筒下增加加香加料称重系统。
原有的加香加料系统一般采用的是电磁流量计体积式计量法，由于受密度和筒形的影响，误差大；电磁流量计校准较为复杂；液位测量器件易受物料的污染和腐蚀，料筒液位测量校准较复杂；最小液位极限测量不准；加温后，料液易产生气泡，料筒液位测量容易产生误差。由于没有显示仪表，缺少直观显示，设定和调整非常麻烦，而香料房与现有装置距离较长，中途料液无法估算，不利于库存控制和生产流程控制，也不能很好地知道桶中还剩多少未用完的物料。
加香加料称重系统是提供一种加香加料称重装置。它能判断料桶内剩料多少，实时物料有多少，检测可靠，维护安全方便。

二．工作原理及系统设计
下面介绍一下加香加料称重系统工作过程。
1．加香加料称重装置组成如下：

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图1 加香加料称重装置
加香加料称重装置，它将料桶的底部置于传感器上，传感器通过电缆与称重仪表相连，称重仪表与上位机连接。装有料液的料筒置于秤台上,在重力作用下,称重传感器弹性体产生形变,使粘贴于弹性体应梁上的电阻应变计桥路失去平衡,输出与重量数据成比例的电压信号,该信号进入显示仪表,经线性放,A/D转换后成为数字信号,由微处理器对重量信号进行处理并直接在仪表上显示香料的重量数据。装置利用料桶的称重信号，使称重信号直接进入上位机控制系统，直接称重数据可判断料桶内是否料空、剩料多少，并能及时指示料桶内的异常清况，因此有检测准确、便于维修的特点。该重量信号与料液密度无关，与料桶形状无关，加香桶内香料通过加香泵均匀加入烟丝中，当料桶添加料液时，可直接从称重仪表上得到桶内装料的称重值为W1，随着香料加入烟丝，料桶称重值将会减少，可直接从称重仪表上得到过一定时间（例如3秒钟）当前的料液净重W2，用前后两次得到的料桶内料液重量相减可得相应时间段内的加香料（W1-W2），再根据电子秤流经的相应时间段内烟叶重量与设定加香比例计算可实时对加香加料机进行PID调节，以提高加香加料精度。如果W22．加香加料系统与工艺线控柜通讯系统组成

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称重传感器5选用称重模块，称重模块的数量是由容器支撑脚的数量决定的。此加香称重系统采用3点支撑的罐秤结构，载荷作用力可以均匀地分配到每只传感器上，避免了传感器因受力不均而导致变形扭曲现象，从而提高了称重精度。称重显示仪表9，将传感器5输出的重量信号，转换为毫伏电压信号，按比例变换成称重数字，并显示物料重量，称重显示仪表9可提供0-10V、4-20Ma信号，还可通过RS232、RS422/485与计算机直接进行连接，也可直接上工艺网络，如：Profibus、InterBus等网络，直接对料液进行称重及显示，并参与香料配比的控制及料液的库存管理。
在烟厂制丝线上，一般加香加料称重系统通过模拟量或Profibus网络或以太网与工艺线控柜进行通讯。下面就这三种方式进一步说明。
A．4-20mA信号处理
如果用户的电控系统中有可以接收4-20mA模拟量信号的设备，可在JagXTREME仪表上扩展双通道模拟量输出，以模拟量的形式（0-10V或4-20Ma）输出重量信号。但要注意零点及量程的调整，否则与电控连接时易出现零点漂移。对零点及量程的粗调和细调均用万用表量4mA和20mA进行。
B．Profibus网络通讯
JagXTREME仪表能自动检测是否安装了PROFIBUS模块，如果安装了系统会自动把安装的参数加到菜单项里。在仪表中定义PROFIBAS站址。
l Profibus网络协议
本协议适用于加香加料称重装置通过SIEMENS公司的PROFIBUS-DP网络通讯，以子站的形式挂接到采用PROFIBUS-DP的制丝线工艺线电控柜或更高一级的控制或管理层上。
以S7-300为例，在硬件配制中插入JagXTREME仪表的GSD文件，在PROFIBUS-DP的GENERAL下可选择JagXTREME，然后配制其为从站及站址。S7-300 PLC与JagXTREME仪表通讯，可进行重量数据采集和远程清零操作。如果仪表是接上1台秤，PLC定义4个控制字：2（字）入2（字）出。如仪表接2台 秤PLC定义8个控制字，4（字）入4（字）出。如：一个仪表接2台秤，在S7-300硬件配制Profibus网络，定义JagXTREME仪表从站地址为5，外部电控输入为PIW300开始，输出从PQW300开始，那么控制如下所示：
（一） 加香加料称重系统到外部电控的控制单元，输入信号（ PIW）：
加香加料称重系统通过相应网络的通讯模块把现场需要的数据经相应的网络发送给制丝线工艺线电控柜。具体发送的数据内容见表1。
第1个字为A秤的重量；
第3个字为B秤的重量；
第2个字为A秤的当前状态显示；
第4个字为B秤的当前状态显示；

，
表1
（二）外部电控到加香加料称重系统的控制单元，输出信号（ PQW）：
加香加料称重系统通过相应的网络通讯模块接收来自制丝线工艺线电控柜的数据。具体接收的数据内容见表2。
当第2个字（A秤）或第4个字（B秤）的第0位和第1位为1且秤的状态为静态时即输入信号第2个字或第4个字的第12位为0时，可以发秤清零信号到秤A或秤B进行清零操作。

，
表2
C．以太网ETHERNET网络通讯协议
在配制以太网通讯时，需对所选用的JagXTREME仪表进行Basic语言编程，然后再在Setup配制中定义其网关地址及子码。关于Basic语言编程在下面的章节中详述。
3．JagBasic语言的的使用
JagBasic语言在标准Basic语言的基础上扩展了一些针对JagXTREME仪表的专用语句，它保持了Basic语言的易学易用的特点，用户可通过JagBasic编程利用JagXTREME仪表硬件平台提供的丰富资源实现各种特殊功能。编程工作可在PC机上进行，用文本编楫器编写JagBasic源程序，然后通过串口用超级终端Zmodem协议或者通过以太网传入仪表。
（一） 以太网的Basic语言编程
50 defshr stareA,t_690 : defshr stareB,t_6a0 : Rem Set tare
60 defshr ctareA,t_691 : defshr ctareB,t_6a1 : Rem Clear tare
70 defshr zeroA,t_693 : defshr zeroB,t_6a3 : Rem Clear zero
80 defshr keybd,bas10
90 defshr grossA!,wt110 : defshr grossB!,wt210 : Rem double gross
100 defshr netA!,wt111 : defshr netB!,wt211 : Rem double net
110 defshr tareA!,bas12 : defshr tareB!,bas13 : Rem 输入皮重值
115 defshr tarA!,ws112 : defshr tarB!,ws212 : Rem 实际皮重
120 defshr motionA,s_200 : Rem Scale A MOTION FLAG
125 defshr motionB,s_208
130 defshr ESCkey, bas86 : defshr SELkey, bas87
135 defshr Display, bas11 : defshr stopEnable%, bas89
140 stopEnable% = 0 : ESCkey = 0
145 SELkey = 0 : Display = 1
150 keybd=1
180 defshr ERA, s_205 : defshr ERB, s_20d
185 defshr netmodeA, s_204 : defshr netmodeB, s_20c
550 Print " * JAGUAR-COD * ": SLEEP 2000
560 Print " -*- KSEC -*- ": sleep 2000
570 Print " Version 1.00 ": SLEEP 2000
580 fox%=0 : Rem 仪表发送端口定位标志（不用）
590 grsA!=0 : grsB!=0 : penA$="0" : penB$="0" Rem 初始重量及状态位
600 defshr in1%, p_6e0 : Rem 输入信号1
620 defshr in2%, p_6e1 : Rem 输入信号2
640 k$=""
650 Event key
660 On Event key GoSub 8000
700 Rem 仪表接收计算机信息
710 lsocket%=Listen(5001)
720 If lsocket%=0 Then Print " listen " : sleep 2000 : stat%=sockcls(lsocket%) :
GoTo 710
730 asocket%=accept$(lsocket%)
760 If asocket%=0 Then Print "connect error" : sleep 2000 : stat%=sockcls(asocket%): GoTo 730
770 If asocket%=-1 Then Print "awaiting connect" : sleep 2000 : stat%=sockcls(asocket%): GoTo 730
780 Print "connect success" : sleep 2000 : port%=asocket% : Rem 更换IP$
790 Print IP$ : sleep 3000
792 Print " "
2400 Rem 字符串（格式：Chr$(2)+净重+毛重+皮重+Chr$(13)）
2410 If in1%=0 AND in2%=0 AND netA!>=200 Then CAR$="1" Else CAR$="0"
2420 If motionA=0 Then STABLE$="0" Else STABLE$="1"
2430 NET_WGT$=STR$(netA!)
2440 MM!=LEN(NET_WGT$)
2450 If MM!=0 Then NET_WGT$="0 "
2460 If MM!=1 Then NET_WGT$=NET_WGT$ + " "
2470 If MM!=2 Then NET_WGT$=NET_WGT$ + " "
2480 If