基于Garbuio裝箱站鋪料方式的改進

徐俊敏 黎明星

摘 要：本課題通過對裝箱站鋪料方式和程序進行研究，在S7-SCL和Comunication interface上優(yōu)化裝箱站在裝箱時的動作步驟，硬件上調(diào)節(jié)裝箱站鋪料翻板的角度，并減少每箱物料投放的重量，使Garbuio裝箱站在鋪料時更加均勻，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過多、在煙箱邊緣鋪料時動作時間過長，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費問題。

關(guān)鍵詞：裝箱站；工控PLC；程序優(yōu)化；煙草類

通過研究Garbuio煙絲裝箱站裝箱時鋪料的步驟程序，結(jié)合Garbuio裝箱站的硬件設備，使Garbuio裝箱站在鋪料時更加均勻，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過多、在煙箱邊緣鋪料時動作時間過長，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費問題，提高了原材料利用率。

我國的煙草行業(yè)自2003年工商分開以來，迎來了迅猛發(fā)展的黃金十年，卷煙銷量和結(jié)構(gòu)大幅度提升，2014年煙草稅利相比2004年增長了近5倍。在這黃金十年中，卷煙產(chǎn)量的大幅度提升，很大程度上得益于科技的發(fā)展和工控自動化在卷煙制造行業(yè)的成熟運用。原國家煙草專賣局局長姜成康曾經(jīng)指出“技術(shù)創(chuàng)新是品牌發(fā)展的源泉，是卷煙上水平的核心。”多年來，煙草行業(yè)在政策和投入等方面都致力于推進科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和服務創(chuàng)新。毋庸置疑，科技創(chuàng)新可以提高行業(yè)的核心競爭力，通過產(chǎn)品知名度、美譽度、安全度的提高，促進卷煙銷量的平穩(wěn)發(fā)展和銷售結(jié)構(gòu)合理上升。杭州卷煙廠經(jīng)過“十一五”異地技改，實現(xiàn)了卷煙制造自動化全覆蓋。在科技帶來高效精確的同時，也會產(chǎn)生很多問題。文章就是要探討并解決自動控制下煙絲裝箱站煙絲溢出的問題。

首先，我們要了解煙絲裝箱站的結(jié)構(gòu)和運行原理。煙絲裝箱站是一條把經(jīng)過烘絲步驟的半成品煙絲均勻裝載到每個固定煙箱的生產(chǎn)線，目前杭州卷煙廠引進的是意大利GD公司研發(fā)的Garbuio煙絲裝箱生產(chǎn)線（如圖1所示）。該裝箱站由兩個裝箱機頭組成，包括每個機頭的進料帆布和連接兩個機頭的分配行車、帆布。分配行車根據(jù)設定要求把物料輸送到每個裝箱機頭。

圖1

在進行物料裝箱之前，裝箱機頭下方的一個密封塊在氣缸的頂升下升起，使得由滾筒輸送機運送過來的空箱在該位置停下。然后密封塊在重力作用下回原位。

當裝箱站收到裝箱指令時，分配行車根據(jù)程序設定選擇其中一個裝箱機頭進行物料分配，而裝箱機頭上方的到位檢測接近開關(guān)控制分配行車的停車位置。分配行車上的帆布電機也是根據(jù)行車的需求可以進行正反運動。

分配行車上方連接一條長輸送帶并與之成90°，當物料從分配行車上方的長輸送帶輸送到分配行車后，根據(jù)選擇，隨之分配到指定的裝箱機頭上的進料帆布，在進料帆布位置控制光電管和機頭鋪料翻板的配合下，物料均勻的投放到機頭下方的待裝空箱里。當物料裝箱到達設定重量，同時裝在機頭漏斗下方的物料檢測光電管檢測到有料信號時，分配行車停止在該機頭上方投料，并把物料輸送到另一個裝箱機頭，與之前步驟一樣把物料投放到在該機頭下方的待裝空箱中。而裝好物料的箱子由輸送滾筒輸送到裝箱站外。如此循環(huán)動作，把物料源源不斷的裝入空箱中。

目前裝箱站在裝載填充值比較高的煙絲時，溢出煙絲會比較多，在地上堆積的煙絲過高很容易造成空煙箱無法正常通行，需要人工進行清掃。這樣既延誤了生產(chǎn)，同時也會存在一定的安全隱患。經(jīng)技術(shù)人員觀察分析，造成該現(xiàn)象的主要原因有以下幾方面：

一方面，Garbuio裝箱站在裝箱過程中裝箱動作不夠合理，這主要是硬件和軟件設計所造成的。硬件上經(jīng)過前期的觀察和研究，發(fā)現(xiàn)Garbuio裝箱站在裝箱鋪料時主要通過九個步驟來完成，物料分配行車按九宮格的順序與鋪料翻板開合角度配合，使得煙絲物料堆放于煙箱之中。而在裝箱鋪料的九個步驟中，第一與第九個步驟行車在煙箱邊緣鋪料時，動作時間過長，導致煙絲堆積高度高于煙箱正常高度，迫使一部分煙絲溢出到裝箱站設備上，影響到裝箱站設備的正常運行。我們通過長時間實驗與分析，在行車第一與第九個步驟鋪料動作過程中，減少與之配合的鋪料翻板角度，由原來鋪料翻板與進料行車成20°角改為25°，使得下落的物料遠離料想邊緣，盡量向箱子中間集中。軟件上，由于控制裝箱的PLC程序未能有效結(jié)合實際，使得裝箱動作在時間分配上不合理，其每一步驟的運行時間均為2S，經(jīng)過程序優(yōu)化改進，把該動作中的前三個步驟運行時間改為1.5S。即實現(xiàn)物料投放過程中，減少物料在料箱邊緣投放動作時間，避免煙絲投放時間過長導致溢出，使得該過程更加有效的實現(xiàn)。

另一方面，當裝箱站頻繁起停時，運輸物料的長帆布與裝箱站的帆布配合上存在一定時間差，使得葉絲在裝箱過程中未能進行均勻分配。這也是造成葉絲溢出的原因。解決該問題，我們通過評估長帆布與布料帆布電機變頻器的上升斜坡時間，按帆布運動的邏輯順序，精確設定每個帆布電機變頻器的上升斜坡時間，既不能使每條帆布電機啟動時間間隔過長，容易造成煙絲堵塞，又不能設得過短，效果不明顯。經(jīng)過大量現(xiàn)場模擬實驗，將長帆布電機變頻器的上升斜坡時間設為0.4s，每條帆布電機啟動時間間隔為0.1s。即下一級帆布起動時間比上一級起動時間延遲0.1s。在此條件下，煙絲在帆布輸送中比較均勻且不容易造成堵塞。為葉絲能夠在下游設備均勻分配提供了保障。

經(jīng)統(tǒng)計，在改進前，以其中一條生產(chǎn)線的裝箱站為例，按照目前生產(chǎn)線8000kg/h生產(chǎn)能力來計算的話，每一批裝箱生產(chǎn)會造成將近5kg左右煙絲的溢出浪費，而改進后，由此引起的煙絲損耗在每批次2kg以下。按每個班生產(chǎn)產(chǎn)生15kg左右長嘴利群的溢出煙絲計算，每公斤煙絲價值60元人民幣，一個班就可以減少將近有900元人民幣的損失，按一天三班考慮，一年工作日250天計算，該措施至少能挽回高達675000人民幣的損失。由此可見，降低由于鋪料方式引起的煙絲浪費刻不容緩。而通過以上兩個措施問題的應用，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過多、在煙箱邊緣鋪料時動作時間過長，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費問題。