YJ36濾棒裝盒機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張利軍

摘要：本文主要介紹了YJ36裝盒機(jī)的工藝流程以及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，并對(duì)設(shè)備的工作過程及軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，該系統(tǒng)采用PLC作為核心控制器，并結(jié)合人機(jī)界面技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制過程智能化和控制參數(shù)的可視化。YJ36 型濾棒裝盒機(jī)是一種用于提高濾棒裝盒質(zhì)量的新型料庫，設(shè)計(jì)中采用流量匹配計(jì)算和流量仿真模擬等工具，電氣控制系統(tǒng)由伺服、變頻控制、可視化人機(jī)界面、視覺系統(tǒng)四大部分組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分流塊、導(dǎo)流緩存塊具有良好的導(dǎo)流、分流及緩存功能，能夠滿足YJ36型濾棒裝盒機(jī)在低、中、高速穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

關(guān)鍵詞：裝盒機(jī)；控制系統(tǒng)；PLC；YJ36；人機(jī)界面

中圖分類號(hào)：TS457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）11-0014-03

隨著濾棒物流系統(tǒng)自動(dòng)化程度不斷提高，濾棒裝盒以及紙盒集中輸送、儲(chǔ)存、精確計(jì)量已成為濾棒成型自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要模式。但國內(nèi)卷煙及濾材生產(chǎn)企業(yè)廣泛應(yīng)用的裝盒機(jī)，存在著計(jì)量不準(zhǔn)確，需要人工輔助濾棒整理、裝支補(bǔ)充等問題，已無法滿足自動(dòng)化生產(chǎn)線物流傳送的需求[1]。近年來研發(fā)的YJ36濾棒裝盒機(jī)采用紙盒直接裝填技術(shù)，重新設(shè)計(jì)了濾棒裝盒機(jī)的上料整理、推送、實(shí)盒推出、實(shí)盒輸送、空盒輸送等裝置，并增加了檢測剔除機(jī)構(gòu)，可以將濾棒裝支精度提高到（4 000±10）支/盒[2]。

1 系統(tǒng)組成

濾棒裝盒控制系統(tǒng)主要由主控制器（含人機(jī)界面）以及上料、整理、裝填、推送、空盒傳送、實(shí)盒傳送和待檢推移等子系統(tǒng)組成，如圖1所示。其中，主控制器和各子系統(tǒng)的控制單元通過串行通信總線相連接，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。在運(yùn)行過程中，上料子系統(tǒng)控制濾棒輸送裝置將濾棒輸送至料倉；整理子系統(tǒng)控制整理裝置將料倉內(nèi)的濾棒按一定規(guī)則排列；裝填子系統(tǒng)將排列好的濾棒整齊地裝填至儲(chǔ)棒倉中；推送子系統(tǒng)將儲(chǔ)棒倉中整齊排列的濾棒整盒推送到空紙盒內(nèi)；實(shí)盒傳送子系統(tǒng)將已裝好濾棒的紙盒（實(shí)盒）盒蓋蓋上并壓緊，通過輸送帶將實(shí)盒傳送出裝盒機(jī)；空盒傳送子系統(tǒng)控制空紙盒傳送裝置將空紙盒傳送至等待濾棒推入位置，并加以定位和定型；待檢推移子系統(tǒng)檢測紙盒內(nèi)濾棒的數(shù)目是否合格，或接受控制命令將不合格紙盒或待檢紙盒推移至輸送帶[3]。改進(jìn)后系統(tǒng)將 PLC、人機(jī)界面HMI、伺服系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)、電缸驅(qū)動(dòng)等控制部件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)動(dòng)作的協(xié)調(diào)控制，濾棒裝機(jī)盒控制系統(tǒng)圖如圖2所示。

2 控制功能的實(shí)現(xiàn)

控制系統(tǒng)的功能主要分為濾棒上料，整理、裝填與推送，空盒傳送，實(shí)盒傳送等，由各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合完成。

2.1 上料控制

上料子系統(tǒng)的輸入信號(hào)為過橋料位開關(guān)，輸出控制的是上料過橋電機(jī)。控制單元根據(jù)過橋料位開關(guān)信號(hào)控制過橋電機(jī)的啟停，“無”表示棒料傳輸正常，“有”表示料倉已滿，立即停止過橋電機(jī)并報(bào)警。信號(hào)消失后重新啟動(dòng)過橋電機(jī)。

2.2 整理、裝填與推送控制

進(jìn)料通道（圖3）配備2個(gè)光電開關(guān)，圖中顯示了從上位機(jī)供料時(shí)光電開關(guān)的位置；料庫（圖4）共配備3個(gè)光電開關(guān)[4]。本圖顯示了從右邊進(jìn)料時(shí)光電開關(guān)的位置；料庫下方還配備了一個(gè)接近開關(guān)用來檢測推出的濾棒是否整齊。

2.3 空盒傳送控制

空盒站由一套伺服控制系統(tǒng)和兩套旋轉(zhuǎn)氣缸組成。空盒站在輸送、擋塊氣缸的協(xié)同作用下，將空盒站最末端的空盒輸送至前端。

空盒站在輸送、擋塊的作用下將已分開的空盒依次送到升降機(jī)構(gòu)設(shè)備上，準(zhǔn)備進(jìn)行裝盒。在進(jìn)行裝盒的同時(shí)，在空盒站的前端配備了兩個(gè)光電開關(guān)，用于檢測盒型。

在手動(dòng)模式下，通過觸摸屏可對(duì)空盒站進(jìn)行前進(jìn)、后退操作；以及對(duì)輸送電磁閥及擋塊電磁閥進(jìn)行相應(yīng)的操作。

在自動(dòng)模式下，空盒輸送裝置在輸送、擋塊氣缸的配合下不斷的為升降機(jī)構(gòu)供給空盒。在裝盒機(jī)構(gòu)啟動(dòng)后，空盒輸送裝置連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，直到空盒檢測開關(guān)B08、B09檢測到有空盒，空盒輸送裝置后退到設(shè)定位置后停止循環(huán)，待升降機(jī)構(gòu)本次循環(huán)完成并回到上升位置后為升降機(jī)構(gòu)提供空盒[5]。

2.4 實(shí)盒傳送控制

實(shí)盒傳送子系統(tǒng)的輸入信號(hào)為實(shí)盒輸送帶前端、末端等各位置有無實(shí)盒的開關(guān)信號(hào)，實(shí)盒升降到位開關(guān)，實(shí)盒壓蓋壓下、抬起到位開關(guān)，實(shí)盒傳送中放行或阻擋的卡位開關(guān)，輸出控制的是壓蓋氣缸閥、實(shí)盒輸送帶電機(jī)、實(shí)盒放行電機(jī)。控制單元根據(jù)實(shí)盒輸送帶各位置有無實(shí)盒的開關(guān)信號(hào)、實(shí)盒升降到位開關(guān)、實(shí)盒壓蓋到位開關(guān)、實(shí)盒傳送中各位置的卡位開關(guān)信號(hào)，控制壓蓋氣缸閥的動(dòng)作、實(shí)盒輸送帶電機(jī)、實(shí)盒放行電機(jī)的啟停[6][7]。在推送系統(tǒng)將整盒濾棒推入空紙盒內(nèi)時(shí)，推板先將裝滿濾棒的實(shí)盒推送到升降臺(tái)上，壓蓋氣缸動(dòng)作將盒蓋蓋上，而后升降臺(tái)下降，使實(shí)盒下落到輸送帶上，啟動(dòng)輸送帶電機(jī)，帶動(dòng)實(shí)盒向末端移動(dòng)。如果末端沒有實(shí)盒，則放行電機(jī)放行，否則不放行，卡在次末端的位置上等待，直至末端無實(shí)盒。

3 軟件設(shè)計(jì)

主程序流程圖主要描述在控制系統(tǒng)設(shè)備就緒的情況下，首先需要啟動(dòng)設(shè)備，啟動(dòng)的的同時(shí)可以選擇手動(dòng)或者自動(dòng)，在自動(dòng)的情況下設(shè)備自己運(yùn)行子程序，同時(shí)進(jìn)行內(nèi)部PID的運(yùn)算和系統(tǒng)設(shè)備信號(hào)的處理以及裝機(jī)盒速度檢測及輸出子程序，在手動(dòng)的情況下，可以手動(dòng)運(yùn)行子程序，運(yùn)行結(jié)束后達(dá)到一個(gè)循環(huán)周期。定時(shí)中斷服務(wù)程序流程主要是系統(tǒng)在通過一個(gè)定時(shí)器計(jì)時(shí)到時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)信號(hào)，通過接收到的報(bào)警信號(hào)切斷電磁閥，然后重置定時(shí)器的初值，關(guān)閉中斷。初始化流程圖通過上電延時(shí)，設(shè)置看門狗的定時(shí)時(shí)間，設(shè)置定時(shí)期的工作方式，同時(shí)設(shè)置定時(shí)期的初值。

4 控制系統(tǒng)的調(diào)試

4.1 硬件的調(diào)試

PLC在軟硬件的設(shè)計(jì)完成以后，在系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用之前必須進(jìn)行調(diào)試。如果系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題，可以進(jìn)行修改完善，這樣就減少了整體調(diào)試的時(shí)間，另外，在系統(tǒng)中的紙盒輸送鏈、折紙機(jī)、傳感器、氣缸等也要進(jìn)行調(diào)試[8]。endprint

4.2 折紙機(jī)調(diào)試

根據(jù)折疊方式要求確定擋紙盤的形式，并對(duì)擋紙盤擋條的位置尺寸進(jìn)行調(diào)整。折紙機(jī)構(gòu)必須經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)整，才能順利地工作，達(dá)到為自動(dòng)裝盒機(jī)提供折好的說明書的要求[9]。

結(jié)合前面所述的原理和結(jié)構(gòu)，折紙機(jī)構(gòu)的正確工作過程為：放置在紙盤上的一摞說明書左、右和后面三個(gè)方向被紙盤上的三組擋柱阻擋，前端搭在吹氣嘴上，并被擋紙片阻擋。當(dāng)吸氣嘴向上擺動(dòng)將接觸到最下面一張說明書時(shí)，吹氣嘴和分紙鉤分別向后擺動(dòng)，解除對(duì)說明書前端的限制。這時(shí)折紙機(jī)構(gòu)氣路與真空泵接通，使吸氣嘴繼續(xù)上擺接觸到最下面的說明書時(shí)將它吸住，并且向下擺，使這張說明書的前端向下彎3rnm。此時(shí)在被吸往的說明書與剩余說明書之間出現(xiàn)一條縫隙，分紙鉤又迅速擺回來插入這個(gè)縫隙，吹氣嘴和阻擋片也必須隨后在吸氣嘴將說明書帶下之前進(jìn)入這個(gè)縫隙中，而且達(dá)到它們的擺動(dòng)極限位置，吹氣嘴此時(shí)吹出潔凈的干燥空氣，阻擋片擋在剩余說明書的前端，最下面的一張說明書就被空氣隔開了，吸氣嘴可以很順暢地將說明書吸入卷紙輪的開口內(nèi)，此時(shí)真空被切斷，說明書就脫離了吸氣嘴。卷紙輪旋轉(zhuǎn)將說明書貼到卷紙輥上，二者的嚙合動(dòng)作就將說明書卷入折疊系統(tǒng)[10]。擋紙盤和折紙輥協(xié)調(diào)工作，完成需要方式的說明書折疊。折好的說明書經(jīng)輸送系統(tǒng)就可以進(jìn)入多功能裝盒機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。折紙機(jī)構(gòu)主軸每旋轉(zhuǎn)一周，就可以折疊一張說明書。

4.3 紙盒輸送鏈的調(diào)試

（1）取出包裝盒并用手將其封好。

（2）打開上蓋。

（3）將包裝盒放置于鏈條中央。

（4）旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)絲杠，移動(dòng)中間板，但要保證在調(diào)節(jié)過程中，紙盒輸送鏈條不接觸紙盒內(nèi)折片的任何部位，或者是后面的側(cè)片導(dǎo)軌條。并保證前板出盒傳送帶與中間板出盒傳送帶可以輕輕地夾住紙盒[11]。

（5）松開紙盒輸送鏈條主動(dòng)鏈輪的螺栓，按照紙盒的寬度調(diào)節(jié)鏈條鏈板。

（6）將已用手封好的紙盒水平放入紙盒輸送鏈中。

5 結(jié)語

本文主要介紹YJ36裝盒機(jī)，介紹了系統(tǒng)中的硬件、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。提高了我對(duì)于控制系統(tǒng)了解同時(shí)，而且也大大的提高了生產(chǎn)率。大大加快了裝盒時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。明顯的改善了傳統(tǒng)濾棒裝盒系統(tǒng)存在的不足，濾棒裝盒機(jī)實(shí)現(xiàn)了濾棒生產(chǎn)、裝盒、輸送的全自動(dòng)化，大大的提高了生產(chǎn)的效率。

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Abstract：his paper introduces the requirements of the YJ36 cartoning machine's control system， and analyzes the working process and hardware and software design of the equipment. The PLC is used as the core control and the man-machine interface technology is realized to realize the intelligent control process.YJ36-type filter carton is a new type of library used to improve the quality of the filter box， the design of the use of flow matching calculation and flow simulation simulation tools to calculate the electrical control system mainly include Servo， frequency control， visualization man-machine interface， visual system composed of four parts. This design of system has shunt block， diversion buffer block has a good diversion， shunt and cache function， to meet the YJ36-type filter cartoning machine in the low， medium and high-speed stable operation.

Key Words：Cartoning machine；control system；PLC；YJ36；man-machine interfaceendprint