叉分機刀架下行控制功能的優化

張表一 孫欽蘭 仲崇寶

摘 要：本文主要針對某生產加工企業的叉分機設備在運行中存在的問題與隱患進行了分析與探討。通過修改控制程序，增加叉分機刀架下降運行超時報警與控制功能，并編制報警系統以及后續處理程序；增加刀架設備運行的健康診斷功能，通過監控刀架變頻器運行電流的變化，來動態分析刀架裝置的負載變化，能及時發現刀架運行過程中存在的問題，給設備故障診斷與維修提供依據。

關鍵詞：控制；程序；檢測；健康診斷

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.019

1 前言

某生產企業真空回潮生產線的在線叉分機是這條生產線上的重要設備，一般采用三叉四塊的方式用于對整煙塊的在線叉分。叉分機一旦出現故障，將會影響整條真空回潮線生產的順利進行。

2 叉分機設備工作原理簡介

真空回潮線的電控系統采用西門子PLC控制，通過在工控機上運行INTOUCH程序實現人機對話操作及信息顯示。叉分機工作時，裝載在不銹鋼煙箱內的整煙塊會隨著煙箱進入叉分機內部下方的輸送輥上，由程序自動控制相關機構動作，采用三叉四塊的方式，對整煙塊進行在線叉分。當拆刀下行到叉分位時，驅動電機M17停止運行，叉分機構在叉分氣缸的驅動下在水平位置動作，將整煙包叉分為三刀四塊。隨后拆刀上升并在水平位置復位后，煙箱裝載著叉分后的煙塊自動從叉分機出口進入下一工序做真空回潮處理。

3 問題的提出

在實際運行過程中，叉分機設備經常出現因刀架下行阻力大，驅動電機M17長時間運行不到位的情況。此時會造成刀架持續加力，控制刀架運行的變頻器以及運行機構長時間超負荷運行，易造成刀架運行機構變形、變頻器過熱損壞等故障。

因為刀架的驅動與運行裝置均安裝在叉分機內部頂端， 一旦出現設備損壞或故障，常規巡檢很難發現。出現故障只能進行事后維修。但可以通過監控變頻器的電流變化情況來判斷負載運行狀況，實現預防性維修。

4 原因分析

通過分析叉分機控制程序與動作過程發現：叉分刀架電機M17由變頻器驅動，其上升、下降及變速由各個位置的到位檢測開關控制。只有當系統檢測到刀架（拆刀）下行到達叉分位時，驅動電機M17才會停止向下運行。否則， 只要因為各種原因導致控制系統檢測不到叉分位的到位檢測信號，驅動電機M17就會一直保持下行運轉狀態，從而會出現上述故障隱患。

5 問題的解決

經過綜合分析，本文提出問題解決方案是：在不改變硬件設備的情況下，通過修改設備控制程序的方法來解決這個問題。

5.1 修改程序對拆刀下降是否超時進行自動判斷

在叉分機的PLC程序中增加程序段，主要用來實現對拆刀下降是否超時進行自動判斷，自動判斷結果通過標志位M18.2的狀態輸出。

當拆刀開始下降時，延時繼電器T32開始延時。如果延時時間小于12秒，則程序會判斷拆刀運行正常，M18.2復位輸出；當拆刀下降持續輸出時間超過12秒時，程序會自動判斷拆刀運行下降超時，此時標志位M18.2置位輸出。在刀架停止下降后，T32自動復位。M18.2可以通過“故障復位”按鈕進行確認后復位。

5.2 程序中增加拆刀下降超時次數統計功能

此功能主要通過一個“加”計數器來實現。每當出現一次下降超時，計數器自動增加一次計數值。為確保故障查詢數據的準確性，計數器只能由技術人員通過編程軟件復位，但是其計數值可以隨時在人機界面中查詢。增加此功能主要是為了故障查詢與設備健康診斷時更加方便地做出判斷。

5.3 程序中增加拆刀下降超時后續處理功能

在叉分機控制程序中，增加拆刀下降超時后續處理功能與拆刀下降超時聲光報警功能，把拆刀下降超時延時繼電器T32、下降超時標志位M18.2分別參與相關邏輯控制，控制叉分機完成后續動作。這樣，當拆刀下降超時以后，程序會控制刀架自動上升、拆刀收起，煙箱裝載著整煙塊通過鏈式機自動輸送到叉分機后的鏈式機上，并保證后面的煙箱不會自動進入叉分機。此時，必須由人工檢查處理后，在操作面板通過“故障復位”按鈕進行確認后復位，叉分機繼續正常運行。

5.4 確定拆刀下降超時報警時間

通過現場觀察對拆刀下降用時進行統計，其平均用時8.1秒。取1.5倍的加權系數并取整，最終確定拆刀下降超時報警時間為12秒鐘，即延時時間繼電器T32的延時時間設定為12秒。

5.5 增加報警提示信息顯示與診斷功能

通過組態INTOUCH人機界面程序，增加報警提示信息顯示與診斷功能、刀架電機電流的實時與歷史趨勢顯示功能。當刀架下降超時報警時，會在主畫面中顯示“刀架下降超時！”的紅色報警提示，此報警可以通過“故障復位”按鈕進行確認復位。

6 結束語

通過優化控制程序，增加刀架設備運行的健康診斷功能。在發生故障時能及時報警停機，保護設備免受損壞。并能利用監控到的變頻器電流，來動態分析刀架裝置的負載變化情況，給設備維修與巡檢提供依據，及時發現設備隱患，從而可以有效克服因為刀架處于叉分機上端內部不易及時發現設備故障隱患的弊端。

參考文獻：

[1]劉君華.傳感器技術及應用實例[M].北京：電子工業出版社，2008.

[2]崔堅，趙欣，任術才.西門子S7可編程序控制器編程指南[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3]馬志溪.電氣工程設計[M].北京：機械工業出版社，2012.

[4]王文斌.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.

作者簡介：張表一（1973-），男，本科，工程師，工業電氣自動化專業。