对GD121卷接机组的微波重量控制系统的改造方案，采用了平台设计理念，把重量控制系统以及OPC服务器集成在一起，同时又互相独立，形成了模块化的结构。该电控系统采用了IPC加远程IO模块的形式，所有的信号除必要的前端放大处理以适应外围采集模块的特性外，其余信号均直接采用远程IO模块采集，远程IO模块通过网线同IPC进行通信以传递相关的信息，所有的处理程序在IPC中处理，由于远程IO模块体积较小，方便在机身上找到合适的位置安装，同时，IPC可以较方便的安装到任意合适的位置。系统能精确完成单支烟的故障判断、剔除。通过工控一体机触摸屏进行参数设置和数据采集。良好的人机界面，易于操作人员进行现场控制与维护。
一、微波扫描探头工作原理
本产品利用烟丝条通过微波电磁场时，由于烟条的密度及水分含量的不同，使微波电磁场能量参数发生变化来检测烟丝条的重量和含水量。由于微波信号频率高、变化速度快，对材料密度及湿度的变化反应极其敏感，而且它对被检测材料本身不会产生任何损害，所以它具有能在线、实时、快速、无损对材料特性检测的特点。本产品使用的微波功率极小，仅为10mW左右，所以它对工作场地及操作人员不会造成任何污染和伤害。
微波信号由微波振荡器产生，通过传输线将信号送到电磁场空腔组件，当烟条穿过电磁场空腔时，不同密度及含水量的烟条将会引起微波电磁场能量参数的不同变化，通过对能量参数检测，并通过信号分析软件的分析、处理，最终得到烟条的实时密度值及含水量，并由信号驱动板送到烟支平均重量控制系统而完成烟支重量检测及控制功能。
检测原理如图1所示：
图1
1为微波发生器；2、5为隔离环；3为谐振腔；4为被测烟条； 6为检波放大器；7为数据处理器；8为微波发生器的控制线路；9为输出信号。
微波发生器1向谐振腔输送两种不同频率的微波，通过谐振腔未受烟条影响（空腔）与受烟条影响（加载）的谐振曲线的变化来测定烟条的密度和水分，隔离环的作用是避免信号的互相干扰.
谐振腔输出的微波谐振曲线如图2所示
图2
其中：f0、u0为空腔（即未放入被测烟条）时的谐振曲线。
f1、u1为加载（即放入被测烟条）时的谐振曲线。
fa、fb为微波发生器输送的两个微波频率，ua、ub为检波器检出的输出微波信号。
取：u直=1/2（ua+ub）
u交=1/（ub-ua）
u直反映了被测烟条的密度，密度越大，u直越大，设m为被测烟条的密度，则m与u直之间的数学关系如下：m=a+bu直+c（u直）2为二阶方程式。式中常数 a、b、c采用已知密度的物质进行标定后获得。根据上式，当谐振腔内加入被测烟条时，检波器检出ua、ub后，在数据处理器中可以求得u直和m，从而测出烟条的密度。
u交反映了被测烟条的水分，水分含量越大，u交越大，设w为被测烟条的水分含量，则w与u交之间的数学关系如下：w=d+eu交+f（u交）2为二阶方程式，式中常数d、e、f采用已知水分的物质进行标定后获得。同样，在数据处理器中可以求得u交和w，从而测出烟条的水分。
二、 重量控制系统工作原理
微波检测系统把采集到的烟支密度信号转换为数字量后以总线通讯方式传送到重量控制模块，重量控制模块再依据烟条同步脉冲信号就可以计算出单支烟的重量和分段密度值。然后重量控制模块取连续16支烟计算出单支重量的平均值根据控制死区的设定值来进行调整，另外重量控制模块也同时把每支烟重量的数据以总线通讯方式传送到烟支取样及剔除模块。
烟支取样及剔除模块把重量控制模块传送过来的烟支重量、烟段密度值和IPC上设定的超重、超轻、软点、硬点、端部空松剔除阀值做比较，其中任一指标如超过设定值则该烟视为不合格烟支，如果相应剔除功能启用则把这支烟作为废品剔除，同时把剔除烟支数和相应方式传送到IPC进行数据统计。同时采集原机的平准盘的位置信号实现平准盘停机定位等功能。
烟支平均重量控制系统的硬件采用了德国倍福公司的远程IO及工控一体机来实现。软件方面采用德国倍福公司的TWinCAT软件，其编程环境为IEC61131-3标准工业控制编程语言。
三、人机界面的设计。
人机界面部分采用通用的编程语言DELPHI编写，该人机界面程序和重量控制系统软件同在工控一体机中运行，界面程序和重量控制系统软件在工控机内部建立通信连接，接收并分别显示其相关的数据。
重量报告画面
烟丝分布曲线画面
缺陷烟统计画面
重量控制参数设定画面
剔除控制参数设定画面
品牌参数设定画面
