基于S7-200煙末壓棒機(jī)加濕控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

張宏巍 劉加樹

(安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蚌埠卷煙廠,安徽蚌埠 233000)

卷煙廠煙末壓棒機(jī)主要的作用將整個(gè)生產(chǎn)車間除塵后收集起來(lái)的煙草粉塵壓成有一定的密度圓柱體棒料,以便于煙末進(jìn)行包裝和運(yùn)輸。煙末壓棒機(jī)是螺旋送料器,油缸組合,液壓系統(tǒng)、儲(chǔ)料倉(cāng)、旋轉(zhuǎn)落料裝置等組成。儲(chǔ)料倉(cāng)中的煙沫被送入到壓縮座中的物料在特種壓尖油缸活塞桿的不斷擠壓下,被送入成形頭,結(jié)實(shí)的棒料在成形頭中被特種壓尖油缸活塞桿壓縮成圓柱體形。在油缸活塞桿每壓縮一次就形成一節(jié)小棒,隨著油缸活塞桿間隙式不斷壓縮,一節(jié)一節(jié)棒不斷從煙末壓棒機(jī)成型棒出料口壓出,當(dāng)圓柱體煙沫棒到一定長(zhǎng)度時(shí),煙沫棒就會(huì)因自身重量斷裂落下包裝袋中。在壓力一定情況下,煙沫棒的長(zhǎng)短和煙沫含水率有關(guān),車間生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的梗簽、煙沫、粉塵含有大量的焦油和水分合適的情況下容易壓棒。但為了降低消耗、節(jié)約成本,進(jìn)入壓棒機(jī)儲(chǔ)料倉(cāng)之前會(huì)增加篩分系統(tǒng)對(duì)顆粒大的煙沫和煙梗進(jìn)行回收,大顆粒的煙梗和煙沫被篩分設(shè)備篩分出來(lái),剩下的都是顆粒極小的煙沫,由于這些煙沫、粉塵水分很小,低于10%水分粉塵一般壓成棒后放置一段時(shí)間會(huì)自己散開。達(dá)不到煙末壓棒成型的效果。

表1 西門子S7-200控制地址接線分配表

圖1 加水控制系統(tǒng)

1 加濕控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)研究

卷煙整條生產(chǎn)線是由好多段組合而成,各段之間可以同時(shí)生產(chǎn)也可獨(dú)立生產(chǎn)。各段生產(chǎn)時(shí)有各段的除塵設(shè)備,每臺(tái)除塵卸灰閥出灰口都連接著除塵管道,再由一臺(tái)除塵設(shè)備進(jìn)行收集,收集的煙末灰由螺旋輸送設(shè)備輸送到煙末壓棒機(jī)。在煙末收集輸送整個(gè)過(guò)程中,全部是在密閉的狀態(tài)下進(jìn)行,不方便增加在線煙末流量監(jiān)測(cè)儀器和在線煙末水分檢測(cè)儀器。同時(shí)煙末壓棒機(jī)把煙末壓成煙末棒后也無(wú)法在線檢測(cè)煙末棒的水分含量。通過(guò)分析只能采用其他方式進(jìn)行對(duì)壓棒機(jī)來(lái)的煙末量進(jìn)行流量和水分值的估算。可以把整個(gè)卷煙生產(chǎn)線劃分為梗線除塵、葉片除塵、葉絲除塵、混絲除塵、卷接除塵、包裝除塵等部分。可以通過(guò)檢測(cè)各段開啟情況根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估算出進(jìn)壓棒機(jī)煙末的流量和水分值。煙末壓棒后水分相對(duì)越大越能成型,壓棒機(jī)煙末出口煙末棒的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。水分越小壓棒機(jī)煙末出口煙末棒的長(zhǎng)度越短或者不能成圓柱體棒型。這樣可以通過(guò)檢測(cè)圓柱體煙末棒的長(zhǎng)度來(lái)估算煙末的水分值。

1.2 方案設(shè)計(jì)

為了解決煙末壓棒機(jī)不能成型問(wèn)題,設(shè)計(jì)一套壓棒機(jī)加濕控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能在儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)增加煙末的水分值,使水分值達(dá)到能壓成棒的范圍內(nèi)。

壓棒機(jī)加濕控制系統(tǒng)的組成:電磁流量計(jì)、雙介質(zhì)噴嘴、氣動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜閥、漫反射光電管組、電磁閥、管路系統(tǒng)、PLC電控系統(tǒng)等組成,如圖1。

水源接入雙介質(zhì)噴嘴的物料入口。壓縮空氣接入雙介質(zhì)噴嘴的引射入口,起著對(duì)水進(jìn)行霧化效果。流量計(jì)用來(lái)檢測(cè)水流量大小,氣動(dòng)薄膜閥起著控制水的流量大小作用。電磁閥控制壓縮空氣的開關(guān)。漫反射光電管組有四個(gè),四個(gè)漫反射光電管按照一定的間隙排列組成。

圖2 加濕控制系統(tǒng)程序流程圖

2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 PLC選擇和I/O分配

PLC選用西門子S7-200,CPU型號(hào)選用CPU226,擴(kuò)展模塊選用EM235。CPU226自身帶數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出點(diǎn)。擴(kuò)展模塊選用EM235作為模擬量輸出和輸出。如表1。

2.2 PLC軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)壓棒機(jī)加濕控制系統(tǒng)實(shí)際功能畫出加濕控制系統(tǒng)流程如圖2。

3 電控控制原理

確定煙末棒的長(zhǎng)度。煙末棒長(zhǎng)度和煙末水分大小有關(guān),通過(guò)四個(gè)排列的慢反射光電管來(lái)進(jìn)行檢測(cè)長(zhǎng)度,漫反射光電管A=0時(shí)。表明煙末棒長(zhǎng)度小于壓棒機(jī)出料口到光電管A的距離。漫反射光電管A=1、B=0時(shí)。表明煙末棒長(zhǎng)度小于壓棒機(jī)出料口到光電管B的距離。漫反射光電管A=1、B=1、C=0時(shí)。表明煙末棒長(zhǎng)度小于壓棒機(jī)出料口到光電管C的距離。漫反射光電管A=1、B=1、C=1、D=0時(shí)。表明煙末棒長(zhǎng)度小于壓棒機(jī)出料口到光電管D的距離。漫反射光電管A=1、B=1、C=1、D=1時(shí)。表明煙末棒長(zhǎng)度超過(guò)壓棒機(jī)出料口到光電管D的距離。

卷煙生產(chǎn)線生產(chǎn)時(shí),除塵設(shè)備系統(tǒng)和煙末壓棒機(jī)開始工作。PLC檢測(cè)梗線除塵、葉片除塵、葉絲除塵、混絲除塵、卷接除塵和包裝除塵運(yùn)行點(diǎn)I0.0到I0.6輸入點(diǎn)的狀態(tài)。根據(jù)檢測(cè)各段開啟情況以經(jīng)驗(yàn)值估算出進(jìn)壓棒機(jī)煙末的流量和水分值。根據(jù)煙末流量和水分值算出開啟加濕系統(tǒng)增加煙末的加水量。流量計(jì)反饋實(shí)際水流量的大小。根據(jù)加水程序流程圖來(lái)確定加水量,這樣就能形成一個(gè)水分添加的閉環(huán)控制系統(tǒng),由于壓棒機(jī)儲(chǔ)料倉(cāng)的有一定煙末儲(chǔ)存量,在程序中增加了一定時(shí)間的延時(shí)更好地控制壓棒機(jī)煙末棒的水分值在合理的范圍內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煙末壓棒機(jī)在煙末不能壓棒成型問(wèn)題。在不能對(duì)過(guò)程中的煙末在線稱重和水分在線檢測(cè)的情況下進(jìn)行水分控制難度很大,該煙末壓棒機(jī)加濕系統(tǒng)巧妙地利用慢反射光電管組來(lái)間接檢測(cè)出煙末的水分范圍值,并把檢測(cè)出的煙末水分范圍值作為反饋給控制系統(tǒng)。同時(shí)利用經(jīng)驗(yàn)值利用除塵設(shè)備的開啟路數(shù)來(lái)計(jì)算出煙末的來(lái)料流量和水分值。采用西門子S7-200PLC來(lái)進(jìn)行控制,利用新型閉環(huán)控制加濕控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能有效地增加煙末壓棒機(jī)的儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)煙末的水分含量,使煙末水分值控制在能壓成棒的范圍內(nèi),達(dá)到煙末棒處理的效果。

[1]劉加樹,吳留年,等.一種壓棒機(jī)煙沫加濕系統(tǒng)[P].中國(guó)發(fā)明專利,CN203172057U,2013.09.04.

[2]陳磊,胡發(fā)運(yùn),等.基于S7-200的裝箱密度反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技,2013,26(8):152-154.

[3]YJB501型液壓壓棒機(jī)使用說(shuō)明書[Z].昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司,2005.