GD系列包裝機煙包通道變頻改造

黃啟明

湖南中煙公司長沙卷煙廠 長沙市

一、存在的問題及分析

目前我國煙草行業包裝機主流機型是意大利GD公司開發研制的GDX1、GDX2系列包裝機，其電控系統設計采用MICRO-Ⅱ程序控制系統。GD包裝機分為主機和下游機兩大部分，兩者之間通過煙包輸送通道連接，主機完成小盒包裝后，煙包經輸送通道至下游機完成小盒透明、條盒和條盒透明的包裝。根據設備布局，通道共有2～3臺輸送皮帶電機，皮帶電機由普通三相異步電機加減速箱控制，設備工作時皮帶始終以固定速度運行。煙包從主機到下游機輸送過程中，煙包之間沖擊力P和煙包與皮帶之間摩擦時間T若過大，可導致煙包外包裝變形或損傷、包裝盒內煙支縮頭。

生產過程中，當主機和下游機全速正常運行時，P和T均保持在一個正常小幅波動的范圍內，基本不會影響產品質量。但當主機正常運行，下游機停機或降速運行時，通道輸送皮帶因得不到下游機狀態信息仍然處于正常勻速運轉狀態，造成通道內煙包數量增加，P、T增大，使產品質量出現問題。

（1）煙包之間沖擊力P。

式中P——煙包之間沖擊力

v——通道皮帶速度

v1——下游機運行速度

K——沖擊力常數

K1——下游機運行速度常數

M——通道內煙包數量

由公式（2）可知，v1越低，則M越多，兩者之間成反比關系。而根據公式（1），在v固定情況下，M越多，則P越大。因此要保持P恒定，當v1降低引起M增多時，同步降低v即可。

（2）煙包與皮帶之間摩擦時間T。當主機和下游機以匹配速度正常運行時，煙包與通道皮帶以相同速度運行，它們之間摩擦力為零。而煙包處于靜止狀態，通道皮帶仍以固定速度運行時，煙包與通道皮帶之間產生滑動摩擦，摩擦時間越長對煙包質量、煙支質量的影響也越大。在煙包輸送時，希望T越小越好，因此當v1越低，M增多時，需要同步降低v，減少因皮帶長時間摩擦對煙包的損傷。

綜上，當v1降低引起M增多時，同步降低v，這樣可同時減小P和T。

二、煙包輸送通道變頻改造

將通道改為變頻控制，當下游機停機或降速運行時，Micro-Ⅱ控制系統得到信號，通過輸出信號給變頻器，控制皮帶電機速度，實現通道電機速度隨動下游機速度變化，減小P和T，確保產品質量。

1.硬件方面

在原有基礎上增加SIMENS MIRCOMASTERR 440變頻器、F/V轉換器和繼電器等器件。變頻改造原理見圖1，當v1發生變化時，MICRO-Ⅱ程序控制信號通過N2模擬量輸入輸出板傳送給F/V變換器，F/V變換器將下游機輸出的速度頻率信號轉換成0～10V電壓信號送給MM440變頻器作速度參考信號，變頻器的使能信號則由Micro-Ⅱ控制系統的N13、N16輸出板連接的3K640、3K643控制。變頻器的故障信號送入N8輸入板，MICRO-Ⅱ程序控制信號通過OPC及時停機報警通知操作人員。變頻器控制線路見圖2，5、9腳接控制變頻器工作回路，3、4腳接下游機經過F/V轉換后的速度電壓信號，19、20腳為變頻器自身故障信號輸出至包裝機控制系統。變頻器參數設置見表1。

圖1 通道變頻改造原理

圖2 變頻器控制線路（局部）

表1 變頻器參數設置

2.軟件方面

Micro-Ⅱ控制系統采用GD Language（GDL）結構化語句描述程序設計語言。GDL是一種邏輯嚴密的高級程序語言，通過GDL編程設計可實現高速包裝機的邏輯、過程、運動和同步等高級控制過程。

GD系列包裝機煙包通道變頻改造后，實現了包裝機煙包柔性輸送，減少了煙包因沖擊力和皮帶摩擦導致的包裝損傷、煙支縮頭現象，提高了產品質量，降低了能耗。 W13.12-27