PASSIM盤紙拼接功能優(yōu)化設(shè)計

王建新

PASSIM盤紙拼接功能優(yōu)化設(shè)計

王建新

王建新

安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司阜陽卷煙廠

原PASSIM設(shè)備盤紙拼接時盤紙離合器啟動電壓與加速時間難以調(diào)整， 造成備用盤紙拖紙量多（原技術(shù)說明書要求拖紙量37米），盤紙剩余量多；本項目主要研究內(nèi)容是通過對電路的改造，重新設(shè)計功能電路板和優(yōu)化軟件程序設(shè)計，擬采用伺服電機及PLC控制，來實現(xiàn)對盤紙拼接過程的精確控制。以克服原設(shè)備盤紙拼接過程中，拖紙量多，剩余量難控制的缺點，達到設(shè)備運行中的節(jié)約發(fā)展目的。

1 PASSIM盤紙拼接原理及拼接方法

卷煙機盤紙供紙裝置是為卷煙機卷制部分連續(xù)不斷提供卷煙紙帶，并使其線速度與布帶、煙絲束線速度一致；并采用自動接紙裝置實現(xiàn)不停機換紙，提高設(shè)備的有效作業(yè)率。盤紙供紙裝置可分為兩部分：盤紙直徑檢測裝置和拼接裝置。

1.盤紙直徑檢測裝置，目前各卷接機組采用以下幾種形式：

1.1.機械臂檢測方式： 調(diào)節(jié)盤紙剩余量時僅需要調(diào)整傳感器的位置即可，但機械臂檢測波動的范圍較大，控制精確較差。

1.2.反射式光電傳感器方式： 光電傳感器來測量盤紙剩余量， 調(diào)節(jié)光電傳感器位置來測量盤紙剩余量， 光電傳感器位置不好調(diào)整；由于盤紙運行不平穩(wěn)而導(dǎo)致穩(wěn)定性差。

1.3.脈沖盤方式：光電開關(guān)或接近開關(guān)等感應(yīng)紙盤輪轉(zhuǎn)速的脈沖數(shù)，通過測定盤紙轉(zhuǎn)速并與測速器測得的主機速度比較，即可確定目前運轉(zhuǎn)中的盤紙的直徑。

2.拼接裝置采用以下形式

2.1.ZJ19E（PASSIM）拼接方式：在盤紙和印刷裝置間設(shè)置一自動接紙器和兩個紙庫，當在用盤紙運行時，待用盤紙安裝到位，當檢測到在用盤紙將用盡時，接紙程序開始啟動，旋轉(zhuǎn)氣缸控制膠帶架到兩條紙路之間，使拉紙輥與供紙輥保持同步離合器上的電壓升高，加速新盤紙，當兩盤紙運行速度一致時，啟動拼接，接紙氣缸活塞桿伸出，使接紙輥動作，帶動切刀砧座同一方向移動，接紙膠帶把新、舊卷煙紙連接起來，前切紙刀切斷舊卷煙紙，后切紙刀切斷紙庫內(nèi)的卷煙紙，接紙氣缸活塞桿縮回，新卷煙紙投入使用，膠帶架復(fù)位，等待下一個接紙程序。

2.2.YJ17拼接方式：在生產(chǎn)過程中，備用盤紙在供紙裝置上裝好后，在送膠紙板上貼上雙面膠紙并使其旋入到工作位置由鎖緊臂將其鎖緊，接紙準備工作完成。當供紙裝置左邊紙盤輪上的在用盤紙直徑減小到設(shè)定值（由接近開關(guān)與電控系統(tǒng)控制）時，加速輥的電動機立即啟動，使右邊紙盤輪的備用盤紙加速運轉(zhuǎn)，一旦備用、在用盤紙的卷煙紙線速度達到同步（由接近開關(guān)測定），氣缸、電磁閥立即動作，使支架向下迅速轉(zhuǎn)動，在其旋轉(zhuǎn)過程中，新、舊卷煙紙被雙面膠帶紙粘上，與此同時，上斷紙刀將在用盤紙上的卷煙紙切斷，下斷紙刀將備用盤紙的多余卷煙紙切斷；送膠紙板向外旋出，而導(dǎo)紙輥在氣缸、拉桿作用下向右擺動，切斷后的卷煙紙立即被放松，加速輥上的電動機停止運轉(zhuǎn)，整個接紙過程完畢。

2.3.靜態(tài)拼接方式：在生產(chǎn)過程中，在“在用盤紙“和”待用盤紙“都處于相對靜止不動的情況下的拼接稱為靜態(tài)拼接，對于高速機組來說，信號抖動和干擾比較大，拼接成功率不好，高速設(shè)備不常采用此種方式。

為了提高盤紙拼接時的穩(wěn)定性和盡可能的減少消耗，現(xiàn)在卷煙機多用PLC和伺服驅(qū)動系統(tǒng)裝置使盤紙拖紙量和盤紙剩余量在拼接過程后盡可能少，控制精度盡可能更高。

2 PASSIM盤紙拼接功能優(yōu)化設(shè)計

通過對ZJ19E（PASSIM） 設(shè)備的分析，參考先進設(shè)備的改進思路，針對該卷接機組盤紙拼接控制單元設(shè)計存在的不足，通過對先進設(shè)備分析，本項目將主要進行以下研究和試驗。

盤紙拼接伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計

盤紙拼接系統(tǒng)伺服驅(qū)動的控制原理是一套獨立的控制單元，它是在卷煙機傳動軸上安裝一個軸編碼器來采集卷煙機速度信號，將卷煙機速度信號送至新增的PLC與另一路卷煙機拼接信號進行比較后，輸出斜坡電壓信號傳輸?shù)剿欧刂破鳎欧姍C驅(qū)動備用盤紙逐漸加速，以達到與運行盤紙一致的線速度完成拼接動作過程。控制框圖如圖1。

圖1 系統(tǒng)控制框圖

伺服電機的選型

伺服主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位。

伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

脈沖盤優(yōu)化設(shè)計

原設(shè)備盤紙直徑檢測每圈產(chǎn)生8個脈沖，但煙槍需64個脈沖才產(chǎn)生復(fù)位信號，即每個煙槍脈沖走紙140mm。盤紙的直徑計算是由煙槍脈沖于盤紙脈沖的比值來決定，即64個煙槍脈沖時段內(nèi)的盤紙脈沖數(shù)就是盤紙直徑的預(yù)設(shè)值。由于盤紙的初始狀態(tài)，煙槍脈沖，盤紙脈沖的初始值不一定，在煙槍預(yù)設(shè)置脈沖對盤紙脈沖復(fù)位時，盤紙脈沖數(shù)計數(shù)可能剛好達到預(yù)設(shè)置。亦可能剛好不到預(yù)設(shè)置，此時就要重新計數(shù)，到計數(shù)達到預(yù)設(shè)置才進行拼接，這就造成直徑計數(shù)的誤差，誤差在一個復(fù)位脈沖內(nèi)所走的盤紙量。一個復(fù)位脈沖時間所走的紙140mm ×64=8960mm=8.96米。這是在盤紙的其他條件都在理想狀態(tài)下的最大理論誤差紙，如果盤紙的紙圈大小不一致，紙的厚度誤差，盤紙運行中的抖動等都會加大這個誤差值。針對以上誤差的對策是提高計數(shù)誤差。具體做法是提高計數(shù)精度，縮短計數(shù)周期。可以提高煙槍脈沖和盤紙脈沖的速度，使之計數(shù)周期變短。

PLC控制程序的設(shè)計

原設(shè)備軟件程序不能實現(xiàn)以上功能，需要重新設(shè)計一套PLC程序來實現(xiàn)本項目對盤紙拼接過程的控制。因此我們采用卷煙機煙盤紙拼接伺服裝置，主控制器向運動控制器發(fā)送卷煙機煙紙拼接命令和從運動控制器接收同步跟蹤狀態(tài)信息；編碼器與設(shè)備聯(lián)接，獲取設(shè)備的運行速度；伺服電機與備用盤紙驅(qū)動輥相聯(lián)接，驅(qū)動備用盤紙；通過編碼器采集運行盤紙的即時速度信號，經(jīng)過新增的PLC采集處理，并將斜坡電壓信號傳輸?shù)剿欧刂破鳎欧姍C驅(qū)動備用盤紙逐漸加速，以達到與運行盤紙一致的線速度完成搭接動作。采用了本實用技術(shù)方案，對被加速的待用盤紙的卷紙線速度可以進行有效控制，精度高、同步性好。確保了被加速待用盤紙逐漸加速，以達到與運行盤紙一致的線速度狀態(tài)，提高了卷紙拼接的穩(wěn)定性，降低了故障頻率。因擬采用卷煙機煙紙拼接伺服裝置，主控制器向運動控制器發(fā)送卷煙機煙紙拼接命令和從運動控制器接收同步跟蹤狀態(tài)信息；同步編碼器與正在使用的盤紙架連接，獲取正在使用的盤紙設(shè)備的運行速度；伺服電機與備用盤紙設(shè)備連接，驅(qū)動備用盤紙設(shè)備；運動控制器還與同步編碼器連接，獲取正在使用的盤紙設(shè)備的運行速度；運動控制器還與伺服電機連接，控制伺服電機運轉(zhuǎn)。本技術(shù)方案，速度同步跟蹤精度高，盤紙拼接過程不再受機器速度影響，可實現(xiàn)高速換紙的功能，而且由于拼接過程卷煙速度沒有變化，提高了卷煙質(zhì)量的一致性。

3 結(jié)語

1.項目實施后實現(xiàn)盤紙拼接過程拖紙量由原先均值37m下降到10m以內(nèi)，盤紙芯剩余量均值由原先20m左右下降到5～7m（盤紙及盤紙芯規(guī)格一致）。

2.盤紙拼接控制穩(wěn)定性和控制精度得到提高，實現(xiàn)盤紙拼接成功率不低于95％。

3.電路功能正常與機器完全兼容，不影響原機其他性能。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.044