煙草分揀線自動控制系統(tǒng)的設(shè)計

熊宇聰

(大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024)

0 引言

隨著社會的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，現(xiàn)代煙草配送系統(tǒng)越來越趨向高效配送、準(zhǔn)確配送方向發(fā)展，對煙草分揀線自動控制系統(tǒng)也提出了越來越高的要求:自動分揀、自動分離、自動噴碼、自動打包和自動分類，最終按一定的歸類輸送到配送車進(jìn)行煙草的配送。

1 分揀線系統(tǒng)構(gòu)成

整個系統(tǒng)分為四大部分:上位機輸入部分，電子標(biāo)簽自動計數(shù)部分，分揀線自動輸送部分和包裝機自動打包部分。

上位機輸入部分主要完成用戶訂單的輸入和標(biāo)牌的掃描輸入。通過掃描標(biāo)牌，上位機就把當(dāng)前訂單的詳細(xì)數(shù)量和香煙類型反映到電子標(biāo)簽部分供操作人員揀煙參照。

電子標(biāo)簽部分除了顯示當(dāng)前訂單所需各類型香煙的數(shù)量外，還能結(jié)合上位機進(jìn)行自動盤點，以便實時統(tǒng)計當(dāng)前分揀數(shù)量是否與訂單相符。

操作人員按照電子標(biāo)簽的提示，把各訂單的香煙數(shù)量分類分揀出來，歸結(jié)到一起，放在輸送線上，送至包裝機進(jìn)行打包。期間，當(dāng)香煙經(jīng)過激光噴碼機時，噴碼機會按要求自動進(jìn)行激光打碼。

為保證香煙分揀的準(zhǔn)確度以及噴碼的準(zhǔn)確度，整個輸送線分為4 段傳輸(圖1)，并全部采用變頻控制。

圖1 分揀輸送線示意圖

2 自動控制技術(shù)

2.1 整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖2)

2.2 控制方式

采用PLC 控制變頻器的啟動與停止，來實現(xiàn)控制輸送線的啟、停;PLC 采用CPU 226，通過檢測安裝于輸送線上的光電開關(guān)信號，對香煙進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計等處理;輸送線的速度調(diào)節(jié)，依靠維護(hù)人員設(shè)置變頻器參數(shù)，達(dá)到全部輸送線速度同步的目的;計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)將接收的數(shù)據(jù)傳輸給PLC，控制PLC 程序指令運行;噴碼機的控制由計算機通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)直接傳輸給噴碼機，然后噴碼機通過自己的I/O 控制系統(tǒng)接收現(xiàn)場光電開關(guān)的信號，自動完成在線噴印打碼的過程。

圖2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

3 系統(tǒng)控制流程

3.1 標(biāo)準(zhǔn)條煙輸送流程

操作人員得到工作指令后，將配煙標(biāo)牌放置01 皮帶線上，根據(jù)電子標(biāo)簽從流利條上取相應(yīng)數(shù)量、品牌條煙放置在標(biāo)牌后面的01 皮帶線上(圖3)。標(biāo)牌和條煙在01皮帶線與翻倒雙邊皮帶線相交處由直立翻轉(zhuǎn)成平躺上線。當(dāng)發(fā)生條煙未平躺時，光電開關(guān)感應(yīng)后，將翻轉(zhuǎn)輸送機停止。噴印機在本機得信號后進(jìn)行噴印碼，噴碼完畢后，三角標(biāo)牌自動滑落到收集箱中。所有條煙順著爬坡皮帶前行。當(dāng)有三角標(biāo)牌上爬坡皮帶時，光電開關(guān)感應(yīng)到后，全線停止。當(dāng)有相當(dāng)數(shù)量的條煙累積在爬坡皮帶且將前面的條煙隆起時，光電開關(guān)感應(yīng)后，爬坡皮帶停止。

圖3 條煙輸送流程圖

3.2 輸送系統(tǒng)停機

當(dāng)輸送機出現(xiàn)故障時，使用聲光報警并停止全部輸送線。在揀選皮帶線的始端，設(shè)置一個緊急停止按鈕，當(dāng)緊急情況發(fā)生時，工作人員按下停止按鈕即可停止整個輸送系統(tǒng)，故障由專業(yè)人員排除后，按下啟動按鈕，線體自動復(fù)位。在每一個工位都設(shè)置一個減速按鈕，當(dāng)揀選人員來不及揀選時，可按下減速按鈕，揀選皮帶線減速，直到停止。當(dāng)工作完成時，按下起動按鈕后，揀選皮帶線重新運行，但前端皮帶線不減速和停止。當(dāng)輸送機出現(xiàn)異常時，后面皮帶線同時停機，故障排除后復(fù)位。當(dāng)包裝機、激光噴碼機出現(xiàn)故障時，揀選輸送機、爬坡皮帶機停止運行。當(dāng)條煙翻轉(zhuǎn)發(fā)生沒有完全翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，條煙翻轉(zhuǎn)輸送機和揀選輸送機同時停機。當(dāng)有三角標(biāo)牌上爬坡皮帶時，揀選輸送機、爬坡皮帶機停止運行。當(dāng)有相當(dāng)數(shù)量的條煙累積在爬坡皮帶時，揀選輸送機、爬坡皮帶機停止運行。計數(shù)有誤時，三角牌回收，輸送機停止。

4 通訊接口設(shè)計

4.1 輸送系統(tǒng)與包裝機的接口

輸送機通過PROFIBUS 通訊方式同包裝機的PLC(CPU226)通訊。輸送系統(tǒng)將所需包裝第一條煙到達(dá)的信號提供給包裝機。包裝機或輸送機發(fā)生故障或緊急停止時，要求系統(tǒng)全部停止，并相互發(fā)出報警信號。

4.2 輸送系統(tǒng)與上位機的接口

輸送機通過以太網(wǎng)接口同上位機通訊。輸送系統(tǒng)PLC 接收上位機的每個訂單的數(shù)量。當(dāng)感應(yīng)器檢測到標(biāo)牌時，對本訂單記數(shù)，并將實際數(shù)量傳予上位機，如發(fā)生數(shù)量不同時，將相應(yīng)的輸送機停機。當(dāng)噴碼機發(fā)生故障或緊急停止時，由上位機下傳信號要求輸送系統(tǒng)的揀選皮帶線和雙邊噴印皮帶線停止，并發(fā)出報警信號。上坡皮帶線繼續(xù)運行，當(dāng)上坡皮帶線的條煙全部移出后，才停止運行。

5 結(jié)語

該分揀線輸送系統(tǒng)能夠通過光電檢測信號，結(jié)合包裝機的實時工作狀態(tài)，對每單香煙在分揀過程中出現(xiàn)的多煙、少煙的等情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并及時報警提示，待人為處理完成之后，復(fù)位繼續(xù)工作。既提高了分揀效率，又精確地保證了每單香煙的分揀正確性。

［1］夏辛明.可編程序控制器及應(yīng)用.［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，1999:99-183.

［2］金廣業(yè).可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).［M］.北京:中國電力出版社，2003:156-198 .

［3］機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2004:138-176.

［4］初嘉鵬，賀鳳寶.機械設(shè)計基礎(chǔ).［M］北京:中國計量出版社，2002:63-75.

［5］吳建生.工程力學(xué).［M］北京:機械工業(yè)出版社，2003:176-220.

［6］方良元.機械基礎(chǔ).［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2003:192-210.