烟包输送速度控制方法、装置和系统与流程

本发明涉及烟草自动化控制领域，特别涉及一种烟包输送速度控制方法、装置和系统。

背景技术：

1、现有技术的包装机运行过程

如图1至图5所示，诸如GDX1包装机的软包包装机由主机、烟包输送装置和辅机构成，具体如下：

(1)主机

主机生产出烟包12(12表示烟包中的任意一包烟)，生产速度由操作人员设定，最高可设置为400包/分钟。

(2)烟包输送装置

主机生产出的烟包12通过烟包输送装置输送至辅机，烟包输送装置由通道皮带2、Z形通道3和辅机入口皮带5组成，具体如下：

1)通道皮带

由接触器控制的通道皮带电机(未画出)驱动通道皮带轮1，通道皮带轮1通过摩擦力带动通道皮带2，通道皮带2通过摩擦力将主机生产出来的烟包12输送至Z形通道3，通道皮带2的速度是固定的450包/分钟。

2)Z形通道

Z形通道3将烟包12从高位输送至低位。

3)入口皮带

由接触器控制的入口皮带电机(未画出)驱动入口皮带轮4，入口皮带轮4通过摩擦力带动辅机入口皮带5，入口皮带5通过摩擦力输送从Z形通道3出来的烟包12，由于入口皮带电机和通道皮带电机是相同型号的电机，且入口皮带轮4和通道皮带轮1也是完全相同的，因此入口皮带5和通道皮带2运行的速度是相同的，即速度固定为450包/分钟。

(3)辅机

入口皮带5上的烟包12被推入辅机，在辅机中进行进一步包装，辅机速度也由操作人员手动设定，最高可设置为400包/分钟，为了保证包装机的稳定运行，要将主机和辅机的速度设置为相同。

四个光电检测器8、9、10、11用于检测输送装置上的烟包12是否存在，然后控制辅机的运行，具体如下：

1)辅机停止

如图2，由于烟包12从主机进入到通道皮带2时不是紧挨着的，而是间歇进入的(这是由主机的机械结构决定的)，且通道皮带2和入口皮带5运行的速度450包/分钟要高于主机生产最高速度400包/分钟，因此如图2所示，当所有的烟包12还在输送装置上运行时，即烟包挡块6还没有接触到烟包12时，烟包输送装置上的所有烟包12之间总是存在间隙的，以防止烟包12在输送过程中相互碰撞而损坏。

当光电检测器8、9、10、11持续检测到烟包12的时间不超过0.5秒时，就认为烟包12处于上述的输送状态，此时辅机不启动。

2)辅机低速启动

如图3，烟包12被烟包挡块6挡住后将停止，之后的烟包也会逐渐相互碰撞而停止。

如果光电检测器8持续检测到烟包12，光电检测器9持续检测到烟包12的时间超过0.5秒，而光电检测器10和11持续检测到烟包12的时间不超过0.5秒，则认为输送装置上的烟包分布处于图3所示的状态，此时辅机将以设定速度的30％启动，即低速启动，运行过程为：

烟包推杆7由辅机主传动带动，辅机每运行一个机器周期，烟包推杆7前后往返运动一次，将一包烟12推入辅机，辅机完成一包烟的包装。

辅机运行过程中，如果光电检测器8没有检测到烟包12，则辅机将立即停机；如果光电检测器8持续检测到有烟包12，但光电检测器9没有检测到烟包12的时间超过0.5秒，则辅机也将停机。

上述的辅机启动和停机方式可以使得辅机运行时，入口皮带5上的烟包12一定是紧密挨着的，即不会出现间隙，这样烟包推杆7才能将烟包12准确推入到辅机中。

3)辅机中速启动

如图4，输送通道上的烟包12继续累积，当光电检测器8和9持续检测到有烟包12，光电检测器10持续检测到烟包12的时间超过0.5秒，且光电检测器11持续检测到烟包12的时间不超过0.5秒时，就认为输送装置上的烟包12的分布处于图4所示的状态，此时辅机将以设定速度的70％启动，即中速启动。

4)辅机全速度动

如图5，输送通道上的烟包12继续累积，当光电检测器8、9和10持续检测到有烟包12，光电检测器11持续检测到烟包12的时间超过0.5秒时，就认为输送装置上的烟包12的分布处于图5所示的状态，此时辅机将以设定速度的100％启动，即全速启动。

2、包装机缺陷

上述的烟包输送装置存在两个缺陷：

(1)入口皮带磨损严重

入口皮带5的速度是固定的450包/分钟，该值表示如果入口皮带5和烟包12之间为静摩擦，即没有发生相对滑动时，入口皮带5上烟包12的运行的速度等于入口皮带5的速度450包/分钟，该速度是入口皮带5上烟包的最高供给速度。

辅机生产速度可由工作人员在0-400包/分钟之间任意设定，最大不能超过400包/分钟。

入口皮带5上的烟包12要被烟包挡块6挡住停止后，才能由烟包推杆7推入到辅机中，因此入口皮带5上烟包12的运行速度等于入口皮带速度和辅机生产速度中的较小值，由于辅机生产速度(最高值400包/分钟)总是低于入口皮带速度(450包/分钟)，因此入口皮带5上烟包运行速度总是等于辅机生产速度。

如：当辅机生产速度为400包/分钟时，入口皮带5上烟包运行速度就为400包/分钟，由于入口皮带5的速度为450包/分钟，因此烟包12和皮带5之间为滑动摩擦，即烟包12和入口皮带5总是发生了相对滑动，相对滑动速度为450-400＝50包/分钟。

由于机器故障等原因，工作人员有时会将辅机的速度降低，如降低到200包/分钟，此时烟包12和入口皮带5的相对滑动速度为450-200＝250包/分钟。

总之，由于入口皮带5的速度是固定不变的，且要高于辅机最高生产速度，因此虽然能够保证烟包稳定供给辅机，但却使得烟包12和皮带5之间总是存在较大程度的滑动摩擦，且辅机速度越慢，入口皮带5和烟包12的摩擦越严重，入口皮带5的寿命越短。

(2)烟包易形变损坏

当输送装置上的烟包从图2所示的状态进入到图3所示的状态，即烟包12在入口皮带5和Z形通道3上累积的过程中：

通道皮带2上已经达到450分钟/包速度的烟包12进入Z形通道3后，会被重力进一步加速，高速运行的烟包12在入口皮带5和Z形通道3中相互碰撞，容易发生形变而损坏。

技术实现要素：

鉴于以上至少一个技术问题，本发明提供了一种烟包输送速度控制方法、装置和系统，减小入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长皮带使用寿命。

根据本发明的一个方面，提供一种烟包输送速度控制方法，包括：

在辅机处于运行状态的情况下，获取辅机当前速度；

根据辅机当前速度获取入口皮带期望速度；

获取入口皮带当前速度；

将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

在本发明的一个实施例中，所述获取辅机当前速度包括：根据辅机增量编码器的脉冲数量和辅机增量编码器测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，辅机增量编码器的脉冲数量为辅机每运行一个机器周期，辅机增量编码器的转轴跟随辅机转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，辅机增量编码器的转轴与辅机的主传动轴相连。

在本发明的一个实施例中，所述根据辅机当前速度获取入口皮带期望速度包括：将辅机当前速度的J倍作为入口皮带期望速度，其中，J大于1。

在本发明的一个实施例中，所述获取入口皮带当前速度包括：根据入口皮带轮增量编码器的脉冲数量、皮带轮半径、烟包长度和入口皮带轮增量编码器测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，入口皮带轮增量编码器的脉冲数量为入口皮带轮转动一周，入口皮带轮增量编码器的转轴跟随入口皮带轮转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，入口皮带轮增量编码器的转轴与入口皮带轮相连。

在本发明的一个实施例中，所述将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度包括：根据入口皮带当前速度与入口皮带期望速度的差值，调整入口皮带变频器的速度电压信号，直到将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道；

在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制负压电控阀导通，使得烟包通过Z形通道的侧壁负压孔时被减速。

在本发明的一个实施例中，所述控制负压电控阀导通包括：

控制负压电控阀导通预定时间间隔，其中，所述预定时间间隔满足烟包从Z形通道侧壁负压孔经过的整个过程中，负压孔上都有负压。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

控制入口皮带变频器运行预定时间段；

将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

在本发明的一个实施例中，所述获取烟包进入入口皮带的初始速度包括：

根据Z形通道出口光电检测器检测到的信号上升沿和信号下降沿之间的时间间隔，确定烟包进入入口皮带的初始速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制方法，包括：

在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道；

在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制负压电控阀导通，使得烟包通过Z形通道的侧壁负压孔时被减速。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

控制入口皮带变频器运行预定时间段；

将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制方法，包括：

在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

控制入口皮带变频器运行预定时间段；

将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制装置，包括辅机速度获取模块、入口皮带期望速度获取模块、入口皮带当前速度获取模块和入口皮带当前速度调整模块，其中：

辅机速度获取模块，用于在辅机处于运行状态的情况下，获取辅机当前速度；

入口皮带期望速度获取模块，用于根据辅机当前速度获取入口皮带期望速度；

入口皮带当前速度获取模块，用于获取入口皮带当前速度；

入口皮带当前速度调整模块，用于将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

在本发明的一个实施例中，辅机速度获取模块用于根据辅机增量编码器的脉冲数量和辅机增量编码器测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，辅机增量编码器的脉冲数量为辅机每运行一个机器周期，辅机增量编码器的转轴跟随辅机转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，辅机增量编码器的转轴与辅机的主传动轴相连。

在本发明的一个实施例中，入口皮带期望速度获取模块用于将辅机当前速度的J倍作为入口皮带期望速度，其中，J大于1。

在本发明的一个实施例中，入口皮带当前速度获取模块用于根据入口皮带轮增量编码器的脉冲数量、皮带轮半径、烟包长度和入口皮带轮增量编码器测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，入口皮带轮增量编码器的脉冲数量为入口皮带轮转动一周，入口皮带轮增量编码器的转轴跟随入口皮带轮转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，入口皮带轮增量编码器的转轴与入口皮带轮相连。

在本发明的一个实施例中，入口皮带当前速度调整模块用于根据入口皮带当前速度与入口皮带期望速度的差值，调整入口皮带变频器的速度电压信号，直到将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括Z形通道进入判断模块和负压控制模块，其中：

Z形通道进入判断模块，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道；

负压控制模块，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制负压电控阀导通，使得烟包通过Z形通道的侧壁负压孔时被减速。

在本发明的一个实施例中，负压控制模块用于控制负压电控阀导通预定时间间隔，其中，所述预定时间间隔满足烟包从Z形通道侧壁负压孔经过的整个过程中，负压孔上都有负压。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括入口皮带进入判断模块、初始速度获取模块、变频器运行时间控制模块和入口皮带速度确定模块，其中：

入口皮带进入判断模块，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

初始速度获取模块，用于在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

变频器运行时间控制模块，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制入口皮带变频器运行预定时间段；

入口皮带速度确定模块，用于将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

在本发明的一个实施例中，初始速度获取模块用于根据Z形通道出口光电检测器检测到的信号上升沿和信号下降沿之间的时间间隔，确定烟包进入入口皮带的初始速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制装置，包括Z形通道进入判断模块和负压控制模块，其中：

Z形通道进入判断模块，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道；

负压控制模块，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制负压电控阀导通，使得烟包通过Z形通道的侧壁负压孔时被减速。

在本发明的一个实施例中，所述装置还包括入口皮带进入判断模块、初始速度获取模块、变频器运行时间控制模块和入口皮带速度确定模块，其中：

入口皮带进入判断模块，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

初始速度获取模块，用于在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

变频器运行时间控制模块，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制入口皮带变频器运行预定时间段；

入口皮带速度确定模块，用于将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制装置，包括入口皮带进入判断模块、初始速度获取模块、变频器运行时间控制模块和入口皮带速度确定模块，其中：

入口皮带进入判断模块，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带；

初始速度获取模块，用于在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度；

变频器运行时间控制模块，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制入口皮带变频器运行预定时间段；

入口皮带速度确定模块，用于将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

根据本发明的另一方面，提供一种烟包输送速度控制系统，包括如上述任一实施例所述的烟包输送速度控制装置。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括辅机增量编码器、入口皮带轮增量编码器和入口皮带变频器，其中：

辅机增量编码器的转轴与辅机的主传动轴相连，辅机增量编码器的转轴跟随辅机转动一圈并均匀输出脉冲信号数量给烟包输送速度控制装置；

入口皮带轮增量编码器的转轴与入口皮带轮相连，入口皮带轮转动一周，入口皮带轮增量编码器的转轴跟随入口皮带轮转动一圈并均匀输出脉冲信号数量给烟包输送速度控制装置；

入口皮带变频器，用于根据烟包输送速度控制装置输出的使能信号和速度电压信号，控制入口皮带运行。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括Z形通道入口光电检测器、负压减速装置和负压电控阀，其中：

Z形通道入口光电检测器，用于检测是否有烟包将要进入Z形通道；

负压电控阀，用于根据烟包输送速度控制装置的控制信号，导通或断开；负压电控阀导通的情况下，控制负压减速装置对通过Z形通道的侧壁负压孔的烟包进行减速。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括Z形通道出口光电检测器和入口皮带变频器，其中：

Z形通道出口光电检测器，用于检测是否有烟包将要进入入口皮带；

入口皮带变频器，用于根据烟包输送速度控制装置输出的使能信号和速度电压信号，控制入口皮带运行。

本发明通过当辅机运行时，使入口皮带速度跟随辅机速度，从而减小了入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长了皮带使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为烟包输送装置一个实施例的示意图。

图2为烟包输送过程一个实施例的示意图。

图3为辅机低速启动时的烟包分布示意图。

图4为辅机中速启动时的烟包分布示意图。

图5为辅机全速启动时的烟包分布的示意图。

图6-1至图6-7为本发明烟包输送速度控制系统第一至第七实施例的示意图。

图7为本发明增量编码器的示意图。

图8为本发明增量编码器的输出信号示意图。

图9实施例是本发明图6-1实施例的烟包输送速度控制系统的安装示意图。

图10为本发明烟包输送速度控制方法第一实施例的示意图。

图11为本发明烟包输送速度控制装置第一实施例的示意图。

图12为本发明烟包输送速度控制方法第二实施例的示意图。

图13为本发明一个实施例中烟包即将进入Z形通道的示意图。

图14为本发明烟包输送速度控制装置第二实施例的示意图。

图15为本发明烟包输送速度控制方法第三实施例的示意图。

图16为本发明一个实施例中烟包即将进入入口皮带的示意图。

图17为本发明烟包输送速度控制装置第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图6-1至图6-7是本发明烟包输送速度控制系统七种不同实施例的示意图。具体而言：

第一、对于图6-1、图6-2、图6-4和图6-5这四个实施例而言，本发明烟包输送速度控制系统具体可以包括烟包输送速度控制装置17、辅机增量编码器D、入口皮带增量编码器C和入口皮带变频器18。

辅机增量编码器D和入口皮带增量编码器C均为增量编码器，如图7和图8所示，增量编码器13的转轴14每转动一圈，信号端15将均匀的输出n个增量脉冲信号，n由增量编码器13型号决定。

本发明上述实施例在辅机运行时，采用辅机增量编码器D获取辅机速度，采用入口皮带增量编码器C获取入口皮带速度，采用入口皮带变频器18调整入口皮带速度，使入口皮带速度跟随辅机速度，以减小入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长皮带使用寿命。

第二、对于图6-1、图6-2、图6-3和图6-6这四个实施例而言，本发明烟包输送速度控制系统具体可以包括烟包输送速度控制装置17、Z形通道入口光电检测器A、负压减速装置和负压电控阀16，其中：

Z形通道入口光电检测器A，用于检测是否有烟包将要进入Z形通道。

负压电控阀16，用于根据烟包输送速度控制装置17的控制信号，在有烟包将要进入Z形通道情况下导通；负压电控阀16导通的情况下，控制负压减速装置对通过Z形通道的侧壁负压孔的烟包进行减速。

本发明上述实施例在辅机停止时，通过负压减速装置对进入Z形通道的烟包进行减速，从而降低了烟包在Z形通道中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

第三、对于图6-1、图6-3、图6-4和图6-7这四个实施例而言，本发明烟包输送速度控制系统具体可以包括烟包输送速度控制装置17、Z形通道出口光电检测器B和入口皮带变频器18，其中：

Z形通道出口光电检测器B，用于检测是否有烟包将要进入入口皮带。

入口皮带变频器18，用于根据烟包输送速度控制装置17输出的使能信号和速度电压信号，控制入口皮带运行。

本发明上述实施例在辅机停止时，使得入口皮带速度和烟包的初始速度保持同步，从而降低了烟包在入口皮带中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

下面结合图6-1实施例，对本发明烟包输送速度控制系统各组成构建的连接关系进行说明。图9实施例是本发明图6-1实施例的烟包输送速度控制系统的安装示意图。

1、Z形通道入口光电检测器A

如图9，在Z形通道3的入口处装设一个Z形通道入口光电检测器A，该检测器命名为A,该检测器A用于检测Z形通道3入口处是否有烟包12存在，当检测到有烟包12时，检测器A输出24VDC信号，反之无信号输出。

2、Z形通道出口光电检测器B

如图9，在Z形通道3的出口处装设一个光电检测器，该检测器命名为B,该检测器B用于检测Z形通道3出口处是否有烟包12存在，当检测到有烟包12时，检测器B输出24VDC信号，反之无信号输出。

3、入口皮带增量编码器C

如图9，使入口皮带轮4与一个增量编码器的转轴相连，该增量编码器命名为C，入口皮带轮4转动一圈，入口皮带增量编码器C的转轴跟着转动一圈并均匀输出n个脉冲信号。

4、辅机增量编码器D

如图9，使辅机的主传动轴与一个增量编码器的转轴相连，该增量编码器命名为D，辅机每运行一个机器周期，完成一包烟的包装，辅机增量编码器D的转轴跟着转动一圈并均匀输出n个脉冲信号。

5、负压减速装置

如图9，在Z形通道3的侧壁上钻孔，负压进入电控阀16的一端，负压电控阀1616另一端分出数条支路并连接至Z形通道侧壁上的孔上。

于是当负压电控阀1616的线圈得电(24VDC)时，电控阀16的两端连通，负压进入到Z形通道侧壁负压孔上，当烟包12进入到Z形通道3时，负压将作用在烟包12上，使得烟包12与Z形通道侧壁之间的压力增加，则摩擦力增大，摩擦力将对烟包12起到减速作用。

进入负压电控阀1616的负压大小要适当：如果负压太小，烟包12与Z形通道侧壁之间的摩擦力也会很小，烟包12减速不足，速度过大的烟包12相互接触时还是容易发生挤压形变；如果负压太大，烟包12与Z形通道侧壁之间的摩擦力也会很大，烟包12会在Z形通道3中运行较长时间而无法及时进入到辅机中，这会影响设备运行效率。因此负压的大小原则为：既要能对烟包12进行减速，使得烟包12相互接触时，挤压形变较小，保障包装质量，同时也要保证烟包速度不能过小，保证设备运行效率。

6、信号连接如图6-1所示：

(1)将Z形通道入口光电检测器A的信号输入到PLC的数字量输入端E中。

(2)将Z形通道出口光电检测器B的信号输入到PLC的数字量输入端F中。

(3)将入口皮带增量编码器C的信号输入到PLC的数字量输入端G中。

(4)将辅机增量编码器D的信号输入到PLC的数字量输入端H中。

(5)PLC的数字量输出端连接I至电控阀16的线圈。

(6)连接PLC与变频器控制端：PLC的数字量输出端M连接至变频器的使能端P，PLC的模拟电压输出端N连接至变频器的速度端Q。

(7)连接变频器和入口皮带电机：去除入口皮带电机的接触器，将变频器输出端U、V、W和入口皮带电机相连。

变频器控制入口皮带电机运行的过程：当变频器使能端P有使能信号(24VDC)时，变频器输出端U、V、W三相交流电至入口皮带电机，该交流电的频率和变频器速度端Q的电压信号大小成正关系，于是入口皮带电机运行，电机运行的速度和交流电的频率成正关系。

基于本发明上述实施例提供的烟包输送速度控制系统，一方面，当辅机运行时，使入口皮带速度跟随辅机速度，以减小入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长皮带使用寿命；另一方面，当辅机停止时，通过负压减速装置对进入Z形通道的烟包进行减速，然后使得入口皮带速度和烟包的初始速度保持同步，从而降低烟包在Z形通道和入口皮带中的运行速度，进而降低烟包接触时的冲击，减少形变烟包，提高烟包包装质量。

下面结合具体实施例对本发明烟包输送速度控制方法和装置进行进一步说明。

图10为本发明烟包输送速度控制方法第一实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明烟包输送速度控制装置17(例如图6-1、图6-2、图6-4和图6-5实施例中的烟包输送速度控制装置17)执行。如图10所示，该方法包括以下步骤：

步骤101，在辅机处于运行状态的情况下，获取辅机当前速度V2。

当辅机增量编码器D有脉冲信号输出时，表明辅机处于运行状态，于是使得入口皮带5的速度跟随辅机速度——在保证烟包12能及时供给的前提下，最大程度降低入口皮带5的速度，从而降低入口皮带5和烟包12发生滑动摩擦时的相对速度，降低入口皮带5损耗，延长入口皮带5使用寿命，具体如下：

辅机增量编码器D相邻脉冲信号的间隔时间为t2，在该时间t2内，辅机增量编码器D输出一个脉冲信号，则辅机运行了1/n个机器周期，即完成了1/n包烟的包装，则辅机的包装速度V2＝1/n/t2(包/秒)，V2也就是辅机消耗烟包12的速度。

步骤102，根据辅机当前速度获取入口皮带期望速度K。

V1＝2πR/n/t1/L(包/秒)是入口皮带5的实时速度，也是入口皮带5上烟包12能够达到的最高供给速度。

V3表示入口皮带5上烟包12运行的实时速度，也是烟包12的供给速度，V3等于V1和V2中的较小值。

烟包12的运行状态取决于V1和V2的大小关系：

(1)V2＞V1时

由于辅机消耗烟包的速度V2高于入口皮带5上烟包最高供给速度V1，因此辅机会由于烟包不足而停机。

此时入口皮带5上烟包运行速度V3等于入口皮带5运行速度V1，即入口皮带5和烟包12保持同步，入口皮带5和烟包12之间为静摩擦。

(2)V2＝V1时

由于辅机消耗烟包的速度V2刚好等于入口皮带5上最高烟包供给速度V1，因此在没有受到其它因素(如辅机突然加速)干扰时，辅机不会由于烟包不足而停机。

此时入口皮带5上烟包运行速度V3等于辅机消耗烟包速度V2，同时也等于入口皮带5速度V1，即入口皮带5和烟包12保持同步，入口皮带5和烟包12之间为静摩擦。

(3)V2＜V1时

由于辅机消耗烟包的速度V2小于入口皮带5上烟包最高供给速度V1，因此辅机不会由于烟包不足而停机。

此时入口皮带5上烟包运行速度V3等于辅机消耗烟包的速度V2，由于V2＜V1，则V3＜V1，即入口皮带5上烟包运行速度V3小于入口皮带5运行速度V1，入口皮带5和烟包12之间发生相对滑动，入口皮带5和烟包12之间为滑动摩擦，V2和V1的差距越大，则V3和V1的差距越大，即烟包12与入口皮带5的相对滑动速度越大，则入口皮带5磨损越严重，寿命越短。

从上述烟包的三种运行状态可知：理论上，V2＝V1是最为理想的状态，但实际中，该状态是存在风险的，例如：当V2＝V1时，如果辅机突然加速，即V2突然增大，由于入口皮带速度V1的调整是需要时间的，入口皮带速度V1可能无法及时跟上辅机速度V2，从而导致辅机因为烟包不足而停机。

因此应当使得包装机处于V2＜V1的状态，即入口皮带5上烟包供给的最高速度V1要高于辅机消耗烟包的速度V2，使得入口皮带5上烟包供给有一定的余量来应对意外情况的发生，从而降低由于烟包供给不足而发生停机的风险，此时V1和V2的差距越大，出现烟包供给不足的风险越低，但此时入口皮带5和烟包12的摩擦是滑动摩擦，V1和V2的差距越大，皮带磨损越严重。

因此V1和V2的大小应当遵循这样的原则：，V2＜V1，且在保证烟包能及时供给辅机的前提下，V2和V1的差距越小越好。

于是可以这样控制入口皮带5的速度：

设置入口皮带期望速度K＝JV2＝J/n/t2(包/秒)，J＞1，在保证烟包能及时供给辅机的前提下，J越小越好，例如J＝110％。

通过闭环控制(步骤103-步骤104)，使得入口皮带速度V1等于K，于是V1＝JV2。

通过这样的控制，使得入口皮带速度V1总是保持为辅机消耗烟包速度V2的J倍。

步骤103，获取入口皮带当前速度。

实时测量出增量编码器C的相邻脉冲信号的间隔时间t1，在该时间t1内，增量编码器C输出一个脉冲信号，则入口皮带轮4转动了1/n圈；

入口皮带轮4的半径为R，则入口皮带轮4外表面的周长为2πR，则在时间t1内，入口皮带轮4外表面运行的弧长为2πR/n；

入口皮带轮4通过摩擦力带动入口皮带5，当二者之间没有打滑时，入口皮带5运行的距离和入口皮带轮4外表面转过的弧长是相同的，都为2πR/n，于是入口皮带5的运行速度为2πR/n/t1(米/秒)；

入口皮带5通过摩擦力带动烟包12，当入口皮带5和烟包12保持同步时，烟包12的运行速度等于入口皮带5的运行速度2πR/n/t1(米/秒)，烟包12的长度为L，于是入口皮带5的运行速度V1＝2πR/n/t1/L(包/秒)。

步骤104，将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

设置入口皮带期望速度为K(包/秒)。

当需要入口皮带5运行时，PLC输出使能信号(24VDC)至变频器使能端P，并输出速度电压信号至变频器速度端Q，则变频器将控制入口皮带电机运行，入口皮带电机驱动入口皮带轮4，入口皮带轮4带动入口皮带5，入口皮带5运行速度与PLC输出的速度电压信号大小成正关系。

比较入口皮带期望速度K和实际速度V1的差距，调整PLC发送至变频器的速度电压信号大小：K＞V1时，增大速度电压信号；K＜V1时，减小速度电压信号,直至入口皮带5的实际速度V1等于期望速度K。

于是通过上述过程便实现了入口皮带速度的闭环控制，使得入口皮带5的速度达到设定值K。

基于本发明上述实施例提供的烟包输送速度控制方法，当辅机运行时，使入口皮带速度跟随辅机速度，以减小入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长皮带使用寿命。

图11为本发明烟包输送速度控制装置第一实施例的示意图。如图11所示，本发明图6-1、图6-2、图6-4和图6-5实施例中的烟包输送速度控制装置17可以包括辅机速度获取模块171、入口皮带期望速度获取模块172、入口皮带当前速度获取模块173和入口皮带当前速度调整模块174，其中：

辅机速度获取模块171，用于在辅机处于运行状态的情况下，获取辅机当前速度。

在本发明一个实施例中，辅机速度获取模块171具体可以用于根据辅机增量编码器D的脉冲数量和辅机增量编码器D测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，辅机增量编码器D的脉冲数量为辅机每运行一个机器周期，辅机增量编码器D的转轴跟随辅机转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，辅机增量编码器D的转轴与辅机的主传动轴相连；

入口皮带期望速度获取模块172，用于根据辅机当前速度获取入口皮带期望速度。

在本发明一个实施例中，入口皮带期望速度获取模块172具体可以用于将辅机当前速度的J倍作为入口皮带期望速度，其中，J大于1。

在本发明一个实施例中，在保证烟包能及时供给辅机的前提下，J越小越好，例如J＝110％。

入口皮带当前速度获取模块173，用于获取入口皮带当前速度。

在本发明一个实施例中，入口皮带当前速度获取模块173具体可以用于根据入口皮带增量编码器C的脉冲数量、皮带轮半径、烟包长度和入口皮带增量编码器C测量的相邻脉冲间隔时间，确定辅机当前速度，其中，入口皮带增量编码器C的脉冲数量为入口皮带轮转动一周，入口皮带增量编码器C的转轴跟随入口皮带轮转动一圈并均匀输出的脉冲信号数量，入口皮带增量编码器C的转轴与入口皮带轮相连。

入口皮带当前速度调整模块174，用于将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

在本发明一个实施例中，入口皮带当前速度调整模块174具体可以用于根据入口皮带当前速度与入口皮带期望速度的差值，调整入口皮带变频器18的速度电压信号，直到将入口皮带当前速度调整为入口皮带期望速度。

基于本发明上述实施例提供的烟包输送速度控制方法，当辅机运行时，使入口皮带速度跟随辅机速度，以减小入口皮带和烟包的滑动摩擦，延长皮带使用寿命。

图12为本发明烟包输送速度控制方法第二实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明烟包输送速度控制装置17(例如图6-1、图6-2、图6-3和图6-6实施例中的烟包输送速度控制装置17)执行。如图12所示：对于图6-1、图6-2实施例而言，所述烟包输送速度控制方法在图10实施例的基础上，还可以包括如下步骤。对于图6-3和图6-6实施例而言，所述烟包输送速度控制方法可以包括如下步骤。

步骤121，当辅机增量编码器D无脉冲信号输出时，表明辅机处于停止状态。在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道。

步骤122，如图13所示，在Z形通道入口光电检测器A每出现一个上升沿信号，即有烟包12即将进入到Z形通道3中的情况下，控制负压电控阀16导通预定时间间隔T1，使得烟包12从Z形通道3的侧壁负压孔经过时，烟包12将被减速。

在本发明的一个实施例中，时间T1应当满足：烟包12从Z形通道侧壁负压孔经过的整个过程中，负压孔上都有负压，即T1不能太小，以保证烟包12能被充分减速。

本发明上述实施例在辅机停止时，通过负压减速装置对进入Z形通道的烟包进行减速，从而降低了烟包在Z形通道中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

图14为本发明烟包输送速度控制装置第二实施例的示意图。如图14所示：对于图6-3和图6-6实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17可以包括Z形通道进入判断模块和负压控制模块。对于图6-3和图6-6实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17在图11实施例的基础上，还可以包括Z形通道进入判断模块175和负压控制模块176。其中：

Z形通道进入判断模块175，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入Z形通道。

负压控制模块176，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制负压电控阀16导通，使得烟包通过Z形通道的侧壁负压孔时被减速。

在本发明的一个实施例中，负压控制模块176用于控制负压电控阀16导通预定时间间隔，其中，所述预定时间间隔满足烟包从Z形通道侧壁负压孔经过的整个过程中，负压孔上都有负压。

本发明上述实施例在辅机停止时，通过负压减速装置对进入Z形通道的烟包进行减速，从而降低了烟包在Z形通道中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

图15为本发明烟包输送速度控制方法第三实施例的示意图。优选的，本实施例可由本发明烟包输送速度控制装置17(例如图6-1、图6-3、图6-4和图6-7中的烟包输送速度控制装置17)执行。如图15所示：对于图6-1实施例而言，所述烟包输送速度控制方法在图10和图12实施例的基础上，还可以包括如下步骤。对于图6-3实施例而言，所述烟包输送速度控制方法在图12实施例的基础上，还可以包括如下步骤。对于图6-4实施例而言，所述烟包输送速度控制方法在图10实施例的基础上，还可以包括如下步骤。对于图6-7实施例而言，所述烟包输送速度控制方法可以包括如下步骤。

步骤151，在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带。

步骤152，如图16所示，在Z形通道出口光电检测器B每出现一个上升沿信号，即有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度。

在本发明的一个实施例中，所述获取烟包进入入口皮带的初始速度包括：测量出Z形通道出口光电检测器B信号的上升沿和下降沿之间的时间间隔t3，在该时间t3内，有一包烟从Z形通道出口光电检测器B中经过，于是烟包12进入到入口皮带5的初始速度为1/t3(包/秒)。

步骤153，PLC输出使能信号至变频器使能端P，控制入口皮带变频器18运行预定时间段T2。

T2的大小应当满足这样的条件：从烟包12刚进入入口皮带5开始，烟包12经过入口皮带5输送时间T2后，入口皮带5上的烟包12要紧挨着，即不会出现间隙，如果入口皮带5上的烟包12有间隙，当辅机启动时，烟包12会无法准确进入到辅机中而造成堵塞停机。

这要求T2不能太小，如果T2太小，即入口皮带5运行的时间不够，会导致入口皮带5上的烟包12过早停止而出现间隙。

步骤154，使得入口皮带5速度和烟包12的初始速度同步，将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

在本发明一个实施例中，步骤154具体可以包括：设定入口皮带期望速度K＝1/t3(包/秒)；通过闭环控制，使得入口皮带5输送速度达到K。

于是入口皮带5与刚从Z形通道3出来的烟包12达到同步，速度都为1/t3，烟包12被入口皮带5输送至辅机入口处。

本发明上述实施例在辅机停止时，使得入口皮带速度和烟包的初始速度保持同步，从而降低了烟包在入口皮带中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

图17为本发明烟包输送速度控制装置第三实施例的示意图。对于图6-7实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17可以包括图17实施例所示的部件。对于图6-1实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17包含图11和图14实施例的部件之外，还可以包括图17实施例所示的部件。对于图6-3实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17包含图11实施例的部件之外，还可以包括图17实施例所示的部件。对于图6-4实施例而言，所述烟包输送速度控制装置17包含图14实施例的部件之外，还可以包括图17实施例所示的部件。如图17所示，所述装置包括入口皮带进入判断模块177、初始速度获取模块178、变频器运行时间控制模块179和入口皮带速度确定模块170，其中：

入口皮带进入判断模块177，用于在辅机处于停止状态的情况下，判断是否有烟包将要进入入口皮带。

初始速度获取模块178，用于在有烟包将要进入入口皮带的情况下，获取烟包进入入口皮带的初始速度。

在本发明的一个实施例中，初始速度获取模块178用于根据Z形通道出口光电检测器B检测到的信号上升沿和信号下降沿之间的时间间隔，确定烟包进入入口皮带的初始速度。

变频器运行时间控制模块179，用于在有烟包将要进入Z形通道的情况下，控制入口皮带变频器18运行预定时间段。

入口皮带速度确定模块170，用于将烟包进入入口皮带的初始速度作为入口皮带速度。

本发明上述实施例在辅机停止时，使得入口皮带速度和烟包的初始速度保持同步，从而降低了烟包在入口皮带中的运行速度，进而降低了烟包接触时的冲击，减少了形变烟包，提高了烟包包装质量。

对于图6-2和图6-3实施例而言，辅机停止时，对进入Z形通道和入口皮带的烟包进行减速。

如图13和16所示，当辅机增量式编码器D无脉冲信号输出时，表明辅机处于停止状态，此时如果主机生产出的烟包12进入到Z形通道3和入口皮带5中，则通过负压对进入Z形通道3的烟包12进行减速，并使得入口皮带5的速度与烟包12进入入口皮带5时的初始速度保持同步，从而降低烟包12相互接触时的冲击，防止烟包12发生形变而损坏，提高烟包包装质量。

在上面所描述的烟包输送速度控制装置17可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

至此，已经详细描述了本发明。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。