關(guān)于GD機(jī)組小包噴碼控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

陳 曉 　簡(jiǎn) 文 　曾 杰 　曾燕云

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司郴州卷煙廠，湖南　郴州　423000）

關(guān)于GD機(jī)組小包噴碼控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

陳 曉 簡(jiǎn) 文 曾 杰 曾燕云

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司郴州卷煙廠，湖南郴州423000）

在GD機(jī)組原配MICROII電控系統(tǒng)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)小包噴碼控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備控制精度與小包噴碼機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備保證能力及運(yùn)行效率。

標(biāo)識(shí)技術(shù)；噴碼機(jī)；MICROII控制系統(tǒng)；控制精度；運(yùn)行效率

為配合“芙蓉王”品牌的引進(jìn)，卷煙廠在用GD機(jī)組需加裝噴碼防偽系統(tǒng)，并配套相應(yīng)的小包噴碼控制系統(tǒng)，以完成產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)工序。然而據(jù)了解，其他廠廣泛采用的外掛式小包噴碼控制系統(tǒng)存在運(yùn)行不穩(wěn)定，控制精度低，維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，相對(duì)而言，GD機(jī)組原配MICROII微機(jī)控制系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，檢測(cè)精度更高，并對(duì)輸入輸出點(diǎn)有診斷功能，操作者可通過(guò)OPC實(shí)時(shí)了解機(jī)器的控制和機(jī)器運(yùn)行狀況。綜上所述，有必要在GD機(jī)組原配的MICROII控制系統(tǒng)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)1套小包噴碼控制系統(tǒng)，以確保小包噴碼機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

一、噴碼防偽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

通過(guò)多年的學(xué)習(xí)研究，在對(duì)GD機(jī)組原配的MICROII微機(jī)控制系統(tǒng)熟練掌握的基礎(chǔ)上，決定采用新增小包噴碼控制系統(tǒng)與原機(jī)控制系統(tǒng)融合的設(shè)計(jì)方案，這樣不但可發(fā)揮原機(jī)外圍電路簡(jiǎn)潔，檢修方便，檢測(cè)精度高，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，而且噴碼控制的相關(guān)參數(shù)可在OPC上進(jìn)行修改，噴碼故障信息和統(tǒng)計(jì)信息可及時(shí)顯示，甚至通過(guò)數(shù)采系統(tǒng)可對(duì)小包噴碼控制系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，便于設(shè)備管理與系統(tǒng)分析。具體的工作實(shí)施要根據(jù)小包噴碼機(jī)的控制要求，在MICROII電控制系統(tǒng)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)1套小包噴碼控制系統(tǒng)，并通過(guò)編寫(xiě)相應(yīng)的小包噴碼控制程序源代碼，實(shí)現(xiàn)如下功能。

1.小包噴碼自動(dòng)剔除功能

當(dāng)系統(tǒng)捕捉到小包噴碼機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出剔除信號(hào)時(shí)，需跟蹤此剔除信號(hào)的煙包工位，使該煙包到達(dá)剔除口時(shí)完成自動(dòng)剔除，系統(tǒng)控制程序具有統(tǒng)計(jì)每個(gè)班次對(duì)應(yīng)的剔除數(shù)量功能，如出現(xiàn)連續(xù)剔除煙包過(guò)多時(shí)，則發(fā)出停機(jī)指令，并在OPC顯示屏上顯示“小包噴碼剔除煙包過(guò)多”的紅色提示信息。

2.小包噴碼機(jī)聯(lián)機(jī)功能

當(dāng)系統(tǒng)捕捉到小包噴碼機(jī)發(fā)出停機(jī)信號(hào)時(shí)，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，并顯示“小包噴碼檢測(cè)引起停機(jī)，請(qǐng)檢查噴碼檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)是否正常”紅色提示信息。

3.機(jī)器同步觸發(fā)功能

由MICROII控制系統(tǒng)根據(jù)透小包編碼器的角度準(zhǔn)確提供小包噴碼及噴碼檢測(cè)觸發(fā)信號(hào)，且能夠在OPC上對(duì)相應(yīng)的相位參數(shù)進(jìn)行修改，滿足生產(chǎn)需求。

二、外圍電路原理圖設(shè)計(jì)

為保證與原機(jī)控制系統(tǒng)的一致性。設(shè)計(jì)原理圖時(shí)采用與原機(jī)相同工藝，并利用原系統(tǒng)連接電纜中多余的導(dǎo)線及原機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入、輸出電子板上未用的通道進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。

1.電器原理圖設(shè)計(jì)

彈性波傳播速度計(jì)算式為：式中q為膠帶、貨物及托輥單位長(zhǎng)度的質(zhì)量之和，kg/m；計(jì)算得，承載分支滿載時(shí)，j1=1 145 m/s；承載分支空載時(shí)，回程分支j2=2 103 m/s。承載分支滿載時(shí)，彈性波傳播時(shí)間t1=0.764 m/s；回程分支傳播時(shí)間t2=0.415 m/s。

根據(jù)GD主控制柜內(nèi)IO點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合GD機(jī)組原電器原理圖的設(shè)計(jì)特性，以及小包噴碼系統(tǒng)的接口電路特點(diǎn)，對(duì)小包噴碼控制系統(tǒng)的電器原理圖展開(kāi)設(shè)計(jì)工作。最終設(shè)計(jì)出的電路原理圖如圖1、2所示。

圖1　電配輸入信號(hào)（小包噴碼系統(tǒng)）原理圖

2.原理圖上電柜兩路輸入信號(hào)功能說(shuō)明

（1）小包噴碼檢測(cè)發(fā)出的剔除信號(hào)：通過(guò)電柜10號(hào)輸入板的第23號(hào)通道對(duì)小包噴碼檢測(cè)器發(fā)出的剔除信號(hào)進(jìn)行捕捉。當(dāng)噴碼檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到噴碼不合格的透明紙，檢測(cè)系統(tǒng)的觸點(diǎn)將閉合，此時(shí)23號(hào)通道的電路內(nèi)將產(chǎn)生信號(hào)流，輸入板的23號(hào)指示燈被點(diǎn)亮。剔除信號(hào)將被主控制程序捕捉。

（2）小包噴碼的聯(lián)鎖信號(hào)：通過(guò)電柜9號(hào)輸入板的第3號(hào)通道對(duì)小包噴碼系統(tǒng)的故障信號(hào)進(jìn)行捕捉。當(dāng)噴碼系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)的觸點(diǎn)將閉合，此時(shí)3號(hào)通道的電路內(nèi)將產(chǎn)生信號(hào)流，輸入板的3號(hào)指示燈被點(diǎn)亮。剔除信號(hào)將被主控制程序捕捉。

圖2　電配輸出信號(hào)（小包噴碼系統(tǒng)）原理圖

3.原理圖上電柜兩路輸出信號(hào)功能說(shuō)明

（1）小包噴碼觸發(fā)控制信號(hào)：通過(guò)電柜13號(hào)輸出板的第13號(hào)通道對(duì)小包噴碼機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)此輸出板的13號(hào)通道有觸發(fā)信號(hào)輸出時(shí)，此電路內(nèi)將產(chǎn)生信號(hào)流，此通道的指示燈被點(diǎn)亮，觸發(fā)信號(hào)將被小包噴碼機(jī)捕捉。

（2）小包噴碼檢測(cè)控制信號(hào)：通過(guò)電柜13號(hào)輸出板的第16號(hào)通道對(duì)小包噴碼機(jī)發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。當(dāng)此輸出板的16號(hào)通道有觸發(fā)信號(hào)輸出時(shí)，此電路內(nèi)將產(chǎn)生信號(hào)流，此通道的指示燈被點(diǎn)亮，噴碼檢測(cè)信號(hào)將被小包噴碼檢測(cè)系統(tǒng)捕捉。

三、軟件設(shè)計(jì)部分

噴碼控制程序通過(guò)調(diào)用原控制系統(tǒng)中透小包編碼器的處理程序來(lái)完現(xiàn)小包噴碼觸發(fā)控制與小包噴碼同步檢測(cè)信號(hào)功能。主要的軟件設(shè)計(jì)工作是增加噴碼剔除功能與噴碼聯(lián)機(jī)停機(jī)功能相應(yīng)控制程序的源代碼編寫(xiě)與調(diào)試。

根據(jù)小包噴碼剔除功能的要求：檢測(cè)器檢測(cè)到小包噴碼、給出剔除信號(hào)時(shí)，需跟蹤此剔除信號(hào)的相位，當(dāng)對(duì)應(yīng)煙包到達(dá)剔除口時(shí)給予剔除，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)班次對(duì)應(yīng)的剔除數(shù)量，如連續(xù)剔除煙包過(guò)多則停機(jī)，且卷包操作顯示屏上顯示對(duì)應(yīng)信息。

結(jié)合GD機(jī)組整個(gè)MICROII控制系統(tǒng)的控制工藝與邏輯。設(shè)計(jì)出如圖3所示程序控制流程圖。

2.小包噴碼的聯(lián)鎖信號(hào)

圖3　小包噴碼剔除程序控制流程圖

根據(jù)聯(lián)機(jī)控制的要求：當(dāng)檢測(cè)到停機(jī)信號(hào)輸入端有信號(hào)時(shí)停機(jī)，并顯示相應(yīng)停機(jī)信息。同時(shí)結(jié)合GD機(jī)組整個(gè)MICROII控制系統(tǒng)的控制工藝與邏輯。設(shè)計(jì)出如圖4所示程序控制流程圖。

圖4　小包噴碼機(jī)聯(lián)機(jī)程序控制流程圖

3.程序編寫(xiě)

通過(guò)對(duì)以上的兩個(gè)流程圖的分析，結(jié)合GD控制系統(tǒng)的GD編程語(yǔ)言特點(diǎn)與要求，對(duì)小包噴碼控制程序的源代碼進(jìn)行編寫(xiě)，并讓程序?qū)崿F(xiàn)在OPC上顯示小包噴碼機(jī)調(diào)整的參數(shù)項(xiàng)、故障指示燈、紅色信息等功能。具體程序略。

四、樣機(jī)的安裝與效果驗(yàn)證

當(dāng)電路原理圖與小包噴碼控制程序設(shè)計(jì)完成后，將所需的零配件、軟件、控制程序準(zhǔn)備好后，組織在“芙蓉王”生產(chǎn)區(qū)的13#GD機(jī)組上實(shí)施。安裝調(diào)試時(shí)多次根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況對(duì)噴碼控制程序進(jìn)行了修改。為了對(duì)小包噴碼控制系統(tǒng)進(jìn)行效果驗(yàn)證，還制定了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

1.噴碼控制功能實(shí)驗(yàn)方法

檢查包裝機(jī)主控制柜上小包機(jī)檢測(cè)器投入開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并選擇投入。查看OPC透小包機(jī)參數(shù)設(shè)置項(xiàng)，查看原機(jī)OPC上透明紙包裝組下面的小包噴碼防偽功能項(xiàng)，找到新增加的小包噴碼觸發(fā)相位與檢測(cè)相位設(shè)定參數(shù)是否正確。再檢查小包功能?chē)姶a功能是否投入，同時(shí)檢查小包噴碼剔除步數(shù)的設(shè)定參數(shù)是否正確。將透小包輔料準(zhǔn)備到位，盤(pán)車(chē)查看小包防偽噴碼位置是否正確，觀察小包噴碼檢測(cè)器的檢測(cè)圖像，對(duì)OPC上相應(yīng)的相位參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，噴碼檢測(cè)系統(tǒng)強(qiáng)制輸出停機(jī)聯(lián)鎖信號(hào)，設(shè)備應(yīng)停機(jī)，同時(shí)OPC上顯示“小包機(jī)噴碼檢測(cè)錯(cuò)誤”的紅色信息。

2.噴碼功能實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，小包噴碼的位置準(zhǔn)確，同時(shí)噴碼檢測(cè)圖像的位置準(zhǔn)確。用小紙片擋住噴頭，模擬噴碼不合格煙包，當(dāng)噴碼不合格的煙包到達(dá)剔除工位時(shí)，該煙包應(yīng)當(dāng)被正常剔除。同時(shí)在小包噴碼剔除統(tǒng)計(jì)數(shù)上增加1次統(tǒng)計(jì)，邊續(xù)擋住3包煙包時(shí)，設(shè)備應(yīng)停機(jī)，并在OPC上顯示“小包噴碼剔除過(guò)多”紅色信息。再次啟動(dòng)設(shè)備，小包噴碼不合格的煙包在剔除工位被正常剔除。

3.效果認(rèn)證

組織相關(guān)人員對(duì)改進(jìn)后的小包噴碼控制系統(tǒng)進(jìn)行了連續(xù)多日多班的現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的小包噴碼控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)的效果。于是對(duì)B區(qū)其余5臺(tái)設(shè)備進(jìn)行推廣，以保證“芙蓉王”品牌能按原計(jì)劃組織生產(chǎn)。

五、結(jié)論

在MICROII控制系統(tǒng)平臺(tái)上成功開(kāi)發(fā)的小包噴碼控制系統(tǒng)通過(guò)樣機(jī)的安裝、調(diào)試，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和生產(chǎn)的運(yùn)行實(shí)踐，證明該設(shè)計(jì)方案比較完美，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小包噴碼設(shè)備的同步信號(hào)觸發(fā)、檢測(cè)信號(hào)同步控制、噴碼不合格煙包自動(dòng)剔除、故障自動(dòng)停機(jī)、紅色信息提示、分班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。保證了煙廠小包噴碼控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行和小包噴碼質(zhì)量的提升，能方便對(duì)小包噴碼產(chǎn)品質(zhì)量情況進(jìn)行分析與管理。使得“芙蓉王”品牌能順利在煙廠轉(zhuǎn)移加工。

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1671-0711（2015）12-0087-03

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