基于DSP的烟支重量控制技术研究

张小宏 吴宁 张士光

【摘  要】随着我国烟草行业生产的不断规范，各大烟草制造商对于烟草质量管理的重视程度越来越高，现阶段常用的PASSIM型卷烟机在对于烟支重量的控制上有很大的不足，与此同时还有着很高的故障率。为了改变这一现状，提出了一种新型的烟支重量控制系统，下面将针对这一控制系统的相关设计进行介绍。从软件、硬件的设计，到电路控制与设计，再到整个系统的控制与设计进行全面的分析，以此来实现烟支成品率的提升，实现对烟支重量的精准把控。

【关键词】DSP;卷烟机;重量控制;烟支

在卷烟机的控制系统中，烟支的重量控制系统是十分重要的，这一系统主要负责对烟支重量进行监控，通过对抽样数据进行分析之后，来实现对控制系统的反馈，进而改变烟丝的消减量，来帮助烟支重量进行调节并对存在缺陷的烟支进行剔除。由此可见，烟支重量控制系统的性能会直接影响烟支的生产效率。现阶段我国大部分烟草生产企业采用的卷烟机都具有着一定的缺陷，导致整个生产过程的监管无法有效开展，下面将对DSP系统进行介绍，为烟支的生产提供指导。

1、现阶段卷烟机存在的问题

现阶段我国采用的卷烟机一般为PASSIM 型高速卷烟机，这一类型的卷烟机在使用过程中其烟支重量控制系统存在着较多的问题，首先现有的控制系统的响应速度过慢，同时系统的运行不稳定，对于存在缺陷的烟支无法及时识别并剔除，降低了成品率。其次，硬件设备安装和使用较为复杂，由于存在着较多的接口，导致整个系统的信号传输容易出现混乱，且容易出现故障。最后，信息传递存在问题，由于系统版本很低缺少網络通信功能，这就导致很多的数据无法被收集和分析，对于企业的生产监管无法起到促进作用，同时也不利于控制系统对生产线的自主调节，导致烟支的成品率较低并且存在较多的缺陷烟支。

2、DSP系统的工作原理

对于DSP系统而言，首先需要进行烟支密度数据的采集和交换，这一过程需要有重量微波检测电路和数据采集电路共同完成，当烟支进入谐振腔数据的收集开始，烟支离开谐振腔数据的收集完成。随后就需要将数据进行处理和转换，利用ADC模块转换的导向对应的密度数字量，完成对烟支重量的测算。其次，系统会利用CPA1和CPA3共同作用，来对脉冲信号进行捕捉，进而计算出烟支的平均质量。通过将平均质量与设定值量进行比较，来实现对烟丝数量进行全面的调控，以此来实现对烟支重量的改变，随后将质量偏差过大的烟支进行剔除，清除掉缺陷烟支。最后，通过使用CAN总线和网络技术来实现数据的传输，将烟支的重量数据进行收集与整理，进而实现对整个烟支生产过程的全面控制。

3、系统硬件设备的设计

3.1数据采集接口电路设计

对于烟支重量检测环节而言，需要利用微波监测、数据采集两个接口电路来完成数据的采集，对于重量检测电路，需要配备微波发生器和控制器，与谐振腔和检波器两组配套设备，利用这一电路实现对烟支密度的测算。对于数据采集接口，用于对重量微波检测电路数据的处理，由于检测电路所传输的信号较弱，所以需要利用数据采集接口电路来对数据进行强化，再将信号传输给ADC模块进行数据的转换。通过这一电路，加入了二阶滤波器和一级放大器，能够实现对信号质量的改善和增强，实现信号的高效处理。

3.2劈刀位置控制电路

这一部位的控制电路主要是用来对劈刀电机进行控制，通过调节电机来实现对劈刀高度的调节，进而调节烟丝的消减量，对烟支的重量进行更加精准的控制。这一电路主要包含劈刀电机、脉冲分配器与功率放大器三部分组成，劈刀电机采用三相反应式步进电机，脉冲分配器则利用控制信号来实现对劈刀电机的控制，采用专用控制芯片CH250并接成三相六拍的工作方式。功率放大器的作用是为了提高CH250的输出电流，并通过与电阻和电容的相互结合，提升电机的工作性能。

3.3 CAN总线接口电路

通过利用CAN总线接口来实现DSP与工控机和触摸屏建立数据联系，利用PCA82C250芯片来对CAN控制器和DSP进行对接，进而提升系统的抗干扰能力，并降低信号的传输时间，提高整个通信数据的可靠性与传输效率，实现数据的快速高效传输。

4、系统软件设计

首先，对于数据采集子程序而言，要利用DSP的捕获单元和转换模块的相互配合来进行工作，通过控制脉冲的数量来对烟的生产数量进行控制，并利用CAP1和CAP3来对同步脉冲进行捕获，实现对烟支重量的采样工作。其次，对于模糊控制子程序而言，与以往的PID控制算法不同，不需要对使用的数学模型进行准确的掌握，只需要事先建立起一个与烟支重量有关的查询表。在实际的控制过程中，需要先进行烟支重量的采样，随后对其进行重量偏差的分析，通过查询表就能够求解出劈刀电机的精确转数，与劈刀子程序建立起联系，进而实现对劈刀电机的准确控制。最后，劈刀位置的控制子程序需要对劈刀位置、劈刀电机的转向、劈刀电机的转动步数进行控制即可，这些数据则通过与其他的子程序相互联系而得到，进而利用其它子程序实现对整个劈刀过程的精准掌控，提高烟支的成品率降低缺陷烟支数量。

结语：

本文对新型的DSP烟支重量控制系统进行了相关的介绍，并对其工作原理和硬件软件的设计进行了相关阐述，由此可见，这一系统相比较于传统的控制系统而言有着明显的优势，能够大大提升烟支的成品率，促进烟支生产过程的高效开展。

参考文献：

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