黃啟明

湖南中煙公司長沙卷煙廠 長沙市

一、存在的問題及分析

目前我國煙草行業(yè)包裝機(jī)主流機(jī)型是意大利GD公司開發(fā)研制的GDX1、GDX2系列包裝機(jī)，其電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用MICRO-Ⅱ程序控制系統(tǒng)。GD包裝機(jī)分為主機(jī)和下游機(jī)兩大部分，兩者之間通過煙包輸送通道連接，主機(jī)完成小盒包裝后，煙包經(jīng)輸送通道至下游機(jī)完成小盒透明、條盒和條盒透明的包裝。根據(jù)設(shè)備布局，通道共有2～3臺(tái)輸送皮帶電機(jī)，皮帶電機(jī)由普通三相異步電機(jī)加減速箱控制，設(shè)備工作時(shí)皮帶始終以固定速度運(yùn)行。煙包從主機(jī)到下游機(jī)輸送過程中，煙包之間沖擊力P和煙包與皮帶之間摩擦?xí)r間T若過大，可導(dǎo)致煙包外包裝變形或損傷、包裝盒內(nèi)煙支縮頭。

生產(chǎn)過程中，當(dāng)主機(jī)和下游機(jī)全速正常運(yùn)行時(shí)，P和T均保持在一個(gè)正常小幅波動(dòng)的范圍內(nèi)，基本不會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。但當(dāng)主機(jī)正常運(yùn)行，下游機(jī)停機(jī)或降速運(yùn)行時(shí)，通道輸送皮帶因得不到下游機(jī)狀態(tài)信息仍然處于正常勻速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成通道內(nèi)煙包數(shù)量增加，P、T增大，使產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題。

（1）煙包之間沖擊力P。

式中P——煙包之間沖擊力

v——通道皮帶速度

v1——下游機(jī)運(yùn)行速度

K——沖擊力常數(shù)

K1——下游機(jī)運(yùn)行速度常數(shù)

M——通道內(nèi)煙包數(shù)量

由公式（2）可知，v1越低，則M越多，兩者之間成反比關(guān)系。而根據(jù)公式（1），在v固定情況下，M越多，則P越大。因此要保持P恒定，當(dāng)v1降低引起M增多時(shí)，同步降低v即可。

（2）煙包與皮帶之間摩擦?xí)r間T。當(dāng)主機(jī)和下游機(jī)以匹配速度正常運(yùn)行時(shí)，煙包與通道皮帶以相同速度運(yùn)行，它們之間摩擦力為零。而煙包處于靜止?fàn)顟B(tài)，通道皮帶仍以固定速度運(yùn)行時(shí)，煙包與通道皮帶之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，摩擦?xí)r間越長對煙包質(zhì)量、煙支質(zhì)量的影響也越大。在煙包輸送時(shí)，希望T越小越好，因此當(dāng)v1越低，M增多時(shí)，需要同步降低v，減少因皮帶長時(shí)間摩擦對煙包的損傷。

綜上，當(dāng)v1降低引起M增多時(shí)，同步降低v，這樣可同時(shí)減小P和T。

二、煙包輸送通道變頻改造

將通道改為變頻控制，當(dāng)下游機(jī)停機(jī)或降速運(yùn)行時(shí)，Micro-Ⅱ控制系統(tǒng)得到信號(hào)，通過輸出信號(hào)給變頻器，控制皮帶電機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)通道電機(jī)速度隨動(dòng)下游機(jī)速度變化，減小P和T，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

1.硬件方面

在原有基礎(chǔ)上增加SIMENS MIRCOMASTERR 440變頻器、F/V轉(zhuǎn)換器和繼電器等器件。變頻改造原理見圖1，當(dāng)v1發(fā)生變化時(shí)，MICRO-Ⅱ程序控制信號(hào)通過N2模擬量輸入輸出板傳送給F/V變換器，F(xiàn)/V變換器將下游機(jī)輸出的速度頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～10V電壓信號(hào)送給MM440變頻器作速度參考信號(hào)，變頻器的使能信號(hào)則由Micro-Ⅱ控制系統(tǒng)的N13、N16輸出板連接的3K640、3K643控制。變頻器的故障信號(hào)送入N8輸入板，MICRO-Ⅱ程序控制信號(hào)通過OPC及時(shí)停機(jī)報(bào)警通知操作人員。變頻器控制線路見圖2，5、9腳接控制變頻器工作回路，3、4腳接下游機(jī)經(jīng)過F/V轉(zhuǎn)換后的速度電壓信號(hào)，19、20腳為變頻器自身故障信號(hào)輸出至包裝機(jī)控制系統(tǒng)。變頻器參數(shù)設(shè)置見表1。

圖1 通道變頻改造原理

圖2 變頻器控制線路（局部）

表1 變頻器參數(shù)設(shè)置

2.軟件方面

Micro-Ⅱ控制系統(tǒng)采用GD Language（GDL）結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言。GDL是一種邏輯嚴(yán)密的高級(jí)程序語言，通過GDL編程設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)高速包裝機(jī)的邏輯、過程、運(yùn)動(dòng)和同步等高級(jí)控制過程。

GD系列包裝機(jī)煙包通道變頻改造后，實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)煙包柔性輸送，減少了煙包因沖擊力和皮帶摩擦導(dǎo)致的包裝損傷、煙支縮頭現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗。 W13.12-27