IPC技術(shù)在濾棒成型機(jī)中的應(yīng)用

許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司研究所 陳小鋒

1.前言

ZL22D機(jī)組是英國(guó)HAUNI公司早期的嘴棒成型機(jī)組，生產(chǎn)速度是400米/分。機(jī)組投入使用以來(lái)穩(wěn)定可靠，一直是煙草企業(yè)的主力機(jī)型之一。但隨著時(shí)間的流逝及新的科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，該機(jī)組的電氣系統(tǒng)逐漸暴露出了許多不足之處：

（1）開(kāi)松部分機(jī)械結(jié)構(gòu)老化，維修不便。

（2）盤紙系統(tǒng)控制不精確，調(diào)整不方便。

（3）供膠系統(tǒng)控制不能手動(dòng)設(shè)定膠量，控制不精確。

隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，PC技術(shù)和伺服技術(shù)的發(fā)展，我們提出濾棒成型機(jī)電氣升級(jí)方案：

控制部分由德國(guó)倍福（BECKHOFF)的PC及倫茨公司9400系列伺服系統(tǒng)組成，BECKHOFF基于PC控制技術(shù)的理念和Lightbus系統(tǒng)、總線模塊以及TwinCAT自動(dòng)化軟件的推出，在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域有著里程碑式的歷史意義，在傳統(tǒng)控制行業(yè)，這些產(chǎn)品已被視作為高性能的解決方案，從而被廣泛接受。EtherCAT實(shí)時(shí)以太網(wǎng)解決方案是一種具有前瞻性的高端技術(shù)，是前沿控制理念的新生代產(chǎn)物。通迅采用EtherCAT通訊方式總線，EtherCAT是一種用于確定性以太網(wǎng)的高性能工業(yè)通信協(xié)議；操作面板為CP6201-0001，該面板PC集成了工控機(jī)和PLC功能，除能夠有效地完成處理及顯示任務(wù)外，還能夠存儲(chǔ)歷史記錄等數(shù)據(jù)；另外，選擇德國(guó)倍福（Beckhoff）PC系統(tǒng)，也將遠(yuǎn)程檢測(cè)及遠(yuǎn)程診斷的功能冗余到系統(tǒng)，通過(guò)Internet的連接，可以實(shí)現(xiàn)故障異地的處理。

2.YL12開(kāi)松機(jī)的方案

A.增加觸摸屏人機(jī)界面，選用倍福CP6608型，通訊采用EtherCAT總線，轉(zhuǎn)速表及三醋酸甘油酯檢測(cè)控制器功能用觸摸屏替代，顯示YL12開(kāi)松機(jī)開(kāi)松輥轉(zhuǎn)速、線速度、運(yùn)行比例關(guān)系，增塑劑含量等數(shù)據(jù)。

B.YL12開(kāi)松機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行PC改造，PC代替原YL12開(kāi)松機(jī)PLC，增加甘油監(jiān)控裝置等，控制程序集中在主電控柜的CP6201中。

C.喂入輥對(duì)、擴(kuò)展輥對(duì)和輸出輥對(duì)分別由單獨(dú)的伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)便于在線控制。

3.YL22成型機(jī)方案

A.主控制系統(tǒng)：采用倍福CP62系列的PC，作為整個(gè)系統(tǒng)的中心處理主站單元。采用EtherCAT總線使電控系統(tǒng)配置的面板PC觸摸屏、伺服控制器、IO等器件連成網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)PC來(lái)控制，裝盤機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)IO系統(tǒng)，通過(guò)EtherCAT總線端子模塊EK1100，作為系統(tǒng)從站，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣及控制功能。溫度信號(hào)直接輸入IO，并由PC控制，包括膠箱預(yù)熱、輸膠噴嘴、紙加熱、輸膠軟管、上膠泵、熔膠室以及煙槍輔助加熱；PC控制程序能正確完成啟動(dòng)、停車、工藝流程控制、檢測(cè)、上下游邏輯聯(lián)機(jī)和速度給定等整個(gè)運(yùn)行過(guò)程控制。

B.CP6608觸摸屏：帶有EtherCAT接口，完全滿足開(kāi)松機(jī)顯示所需。觸摸屏作為人機(jī)界面實(shí)時(shí)地顯示機(jī)組的工作狀態(tài)，能夠分類別地顯示：

a.運(yùn)行狀態(tài)顯示：用圖型及色彩變換方式顯示YL12/YL22/YJ35機(jī)各傳感器的位置及工作狀態(tài)；加熱器件的溫度變化曲線；各伺服電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的轉(zhuǎn)速、運(yùn)行比例等；

b.生產(chǎn)設(shè)置：設(shè)置濾棒的長(zhǎng)度、圓周、生產(chǎn)速度以及運(yùn)行選項(xiàng)等；

c.設(shè)定各伺服控制器的工作參數(shù)，運(yùn)行比例等；

d.分作業(yè)班組統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)情況；

e.設(shè)置溫度、轉(zhuǎn)速控制參數(shù)；

f.設(shè)置各定時(shí)器、計(jì)數(shù)器控制范圍；

g.自動(dòng)記錄并顯示故障報(bào)警信息及報(bào)警時(shí)刻，并具有專家?guī)椭收戏治鎏崾竟δ堋?/p>

C.主電機(jī)系統(tǒng)：采用的是交流伺服電機(jī)控制，為保證濾棒長(zhǎng)度控制精度此次改造增加大閉環(huán)控制方式。主電機(jī)和主傳動(dòng)箱之間用同步帶代替平皮帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)比準(zhǔn)確，提高了機(jī)組的動(dòng)態(tài)性能；機(jī)組的剎車機(jī)構(gòu)由原機(jī)械剎車方式改為伺服電機(jī)快速制動(dòng)方式。

D.盤紙轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)：采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)紙加速棍，保證送紙同步性，采用氣動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)接紙機(jī)構(gòu)減少換紙動(dòng)作時(shí)間、減少振動(dòng)保證換紙的可靠性。由于采用不降速換紙，機(jī)組的有效作業(yè)率提高了，避免了機(jī)組頻繁降速導(dǎo)致的濾棒吸阻變化的現(xiàn)象。

E.供膠系統(tǒng)：采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)熱膠泵和冷膠泵，方便控制膠量。

4.現(xiàn)場(chǎng)IO方案

倍福現(xiàn)場(chǎng)總線端子盒IL2302-B11O，將現(xiàn)場(chǎng)的接近開(kāi)關(guān)信號(hào)直接連接，通過(guò)EtherCAT總線，減少了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，不僅提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度，也降低了故障發(fā)生概率。

5.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)倍福IPC、伺服技術(shù)的應(yīng)用，不僅豐富人性化操作界面，提高機(jī)器的工作效率，而且減少維護(hù)成本，方便人員操作，提高其運(yùn)行的穩(wěn)定性。

[1]ZL22D濾棒成型機(jī)電氣資料[R].2009.

[2]倍福BECKHOFF電氣使用手冊(cè)[R].2010.