許昌煙草機械有限責(zé)任公司研究所 陳小鋒

1.前言

ZL22D機組是英國HAUNI公司早期的嘴棒成型機組，生產(chǎn)速度是400米/分。機組投入使用以來穩(wěn)定可靠，一直是煙草企業(yè)的主力機型之一。但隨著時間的流逝及新的科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，該機組的電氣系統(tǒng)逐漸暴露出了許多不足之處：

（1）開松部分機械結(jié)構(gòu)老化，維修不便。

（2）盤紙系統(tǒng)控制不精確，調(diào)整不方便。

（3）供膠系統(tǒng)控制不能手動設(shè)定膠量，控制不精確。

隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，PC技術(shù)和伺服技術(shù)的發(fā)展，我們提出濾棒成型機電氣升級方案：

控制部分由德國倍福（BECKHOFF)的PC及倫茨公司9400系列伺服系統(tǒng)組成，BECKHOFF基于PC控制技術(shù)的理念和Lightbus系統(tǒng)、總線模塊以及TwinCAT自動化軟件的推出，在自動化技術(shù)領(lǐng)域有著里程碑式的歷史意義，在傳統(tǒng)控制行業(yè)，這些產(chǎn)品已被視作為高性能的解決方案，從而被廣泛接受。EtherCAT實時以太網(wǎng)解決方案是一種具有前瞻性的高端技術(shù)，是前沿控制理念的新生代產(chǎn)物。通迅采用EtherCAT通訊方式總線，EtherCAT是一種用于確定性以太網(wǎng)的高性能工業(yè)通信協(xié)議；操作面板為CP6201-0001，該面板PC集成了工控機和PLC功能，除能夠有效地完成處理及顯示任務(wù)外，還能夠存儲歷史記錄等數(shù)據(jù)；另外，選擇德國倍福（Beckhoff）PC系統(tǒng)，也將遠程檢測及遠程診斷的功能冗余到系統(tǒng)，通過Internet的連接，可以實現(xiàn)故障異地的處理。

2.YL12開松機的方案

A.增加觸摸屏人機界面，選用倍福CP6608型，通訊采用EtherCAT總線，轉(zhuǎn)速表及三醋酸甘油酯檢測控制器功能用觸摸屏替代，顯示YL12開松機開松輥轉(zhuǎn)速、線速度、運行比例關(guān)系，增塑劑含量等數(shù)據(jù)。

B.YL12開松機的電控系統(tǒng)進行PC改造，PC代替原YL12開松機PLC，增加甘油監(jiān)控裝置等，控制程序集中在主電控柜的CP6201中。

C.喂入輥對、擴展輥對和輸出輥對分別由單獨的伺服電機直接驅(qū)動，傳動結(jié)構(gòu)簡單，同時便于在線控制。

3.YL22成型機方案

A.主控制系統(tǒng)：采用倍福CP62系列的PC，作為整個系統(tǒng)的中心處理主站單元。采用EtherCAT總線使電控系統(tǒng)配置的面板PC觸摸屏、伺服控制器、IO等器件連成網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)通過PC來控制，裝盤機系統(tǒng)和現(xiàn)場IO系統(tǒng)，通過EtherCAT總線端子模塊EK1100，作為系統(tǒng)從站，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采樣及控制功能。溫度信號直接輸入IO，并由PC控制，包括膠箱預(yù)熱、輸膠噴嘴、紙加熱、輸膠軟管、上膠泵、熔膠室以及煙槍輔助加熱；PC控制程序能正確完成啟動、停車、工藝流程控制、檢測、上下游邏輯聯(lián)機和速度給定等整個運行過程控制。

B.CP6608觸摸屏：帶有EtherCAT接口，完全滿足開松機顯示所需。觸摸屏作為人機界面實時地顯示機組的工作狀態(tài)，能夠分類別地顯示：

a.運行狀態(tài)顯示：用圖型及色彩變換方式顯示YL12/YL22/YJ35機各傳感器的位置及工作狀態(tài)；加熱器件的溫度變化曲線；各伺服電機當前運行的轉(zhuǎn)速、運行比例等；

b.生產(chǎn)設(shè)置：設(shè)置濾棒的長度、圓周、生產(chǎn)速度以及運行選項等；

c.設(shè)定各伺服控制器的工作參數(shù)，運行比例等；

d.分作業(yè)班組統(tǒng)計生產(chǎn)情況；

e.設(shè)置溫度、轉(zhuǎn)速控制參數(shù)；

f.設(shè)置各定時器、計數(shù)器控制范圍；

g.自動記錄并顯示故障報警信息及報警時刻，并具有專家?guī)椭收戏治鎏崾竟δ堋?/p>

C.主電機系統(tǒng)：采用的是交流伺服電機控制，為保證濾棒長度控制精度此次改造增加大閉環(huán)控制方式。主電機和主傳動箱之間用同步帶代替平皮帶傳動，同步帶傳動比準確，提高了機組的動態(tài)性能；機組的剎車機構(gòu)由原機械剎車方式改為伺服電機快速制動方式。

D.盤紙轉(zhuǎn)換機構(gòu)：采用伺服電機驅(qū)動紙加速棍，保證送紙同步性，采用氣動元件驅(qū)動接紙機構(gòu)減少換紙動作時間、減少振動保證換紙的可靠性。由于采用不降速換紙，機組的有效作業(yè)率提高了，避免了機組頻繁降速導(dǎo)致的濾棒吸阻變化的現(xiàn)象。

E.供膠系統(tǒng)：采用伺服電機直接驅(qū)動熱膠泵和冷膠泵，方便控制膠量。

4.現(xiàn)場IO方案

倍?，F(xiàn)場總線端子盒IL2302-B11O，將現(xiàn)場的接近開關(guān)信號直接連接，通過EtherCAT總線，減少了中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，不僅提高了系統(tǒng)的實時響應(yīng)速度，也降低了故障發(fā)生概率。

5.結(jié)語

通過倍福IPC、伺服技術(shù)的應(yīng)用，不僅豐富人性化操作界面，提高機器的工作效率，而且減少維護成本，方便人員操作，提高其運行的穩(wěn)定性。

[1]ZL22D濾棒成型機電氣資料[R].2009.

[2]倍福BECKHOFF電氣使用手冊[R].2010.