邵 偉

安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司阜陽(yáng)卷煙廠，安徽阜陽(yáng)，236000

貯絲柜自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

邵 偉

安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司阜陽(yáng)卷煙廠，安徽阜陽(yáng)，236000

貯絲柜行車感應(yīng)開(kāi)關(guān)數(shù)量眾多，點(diǎn)檢主要靠人工目測(cè)，對(duì)一個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)檢耗時(shí)5 min，16臺(tái)套貯柜64個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān),逐一點(diǎn)檢下來(lái)，累計(jì)時(shí)間就需64×5=320 min，電氣人員無(wú)法對(duì)所有檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行有效點(diǎn)檢，導(dǎo)致進(jìn)料時(shí)常中斷。基于PLC自身強(qiáng)大的軟件功能，通過(guò)開(kāi)發(fā)貯絲柜自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)，并進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了“一鍵點(diǎn)檢”，應(yīng)用效果表明：改進(jìn)后,點(diǎn)檢16臺(tái)套貯柜感應(yīng)開(kāi)關(guān)只需5.85 min即可完成，解決了費(fèi)時(shí)長(zhǎng)、可靠性差的問(wèn)題，保證了貯柜運(yùn)行的穩(wěn)定。

人工目測(cè) ；有效點(diǎn)檢；自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)；一鍵點(diǎn)檢

目前,卷煙制造行業(yè)中，貯絲柜(以下簡(jiǎn)稱貯柜)廣泛用于制品煙絲的貯存。貯柜采用大小行車縱橫往復(fù)式進(jìn)料[1]，把煙絲分行分層地鋪入貯柜內(nèi)。作為制絲線上的關(guān)鍵設(shè)備，其工藝任務(wù)是銜接上下游生產(chǎn)，使煙絲的水分、溫度得到平衡[2]，香精香料充分吸附滲透于煙絲中，所以貯柜進(jìn)料的穩(wěn)定性對(duì)卷煙產(chǎn)品的加工和內(nèi)在品質(zhì)起著舉足輕重的作用，做好行車感應(yīng)檢測(cè)，是保證貯柜運(yùn)行的關(guān)鍵。在對(duì)行車工作原理和點(diǎn)檢現(xiàn)狀進(jìn)行仔細(xì)研究分析后，發(fā)現(xiàn)技術(shù)人員對(duì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)實(shí)施點(diǎn)檢時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下，于是，筆者利用設(shè)備自身的PLC，開(kāi)發(fā)了貯柜自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)。

1 行車工作原理

在空間布局上，對(duì)于每個(gè)貯柜的送料小行車是橫向的，垂直于貯柜柜體大行車。加香加料后的煙絲由振槽輸送到送料小行車皮帶上，再被送到縱向貯柜大行車皮帶上，鋪入貯柜內(nèi)[3]，橫向分配小行車、柜體大行車各對(duì)應(yīng)兩個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)。每個(gè)貯柜進(jìn)料時(shí)，通過(guò)行車上感應(yīng)片和導(dǎo)軌上感應(yīng)開(kāi)關(guān)的控制，大小行車在各自的兩個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)之間，相互呈垂直角度分別作縱橫往復(fù)運(yùn)行。如果感應(yīng)片錯(cuò)位、感應(yīng)開(kāi)關(guān)損壞，會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)檢測(cè)失效，將導(dǎo)致行車停機(jī)，貯柜進(jìn)料停止。行車工作示意圖如圖1所示。

圖1中“61”“62” 分別代表 61號(hào)貯柜、62號(hào)貯柜，SL01、SL02、SL03、SL04分別代表橫向分配小行車對(duì)應(yīng)的兩個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)。

2 點(diǎn)檢現(xiàn)狀

點(diǎn)檢時(shí)，一名人員在貯柜點(diǎn)檢現(xiàn)場(chǎng)，另外一名人員在操作界面啟動(dòng)行車，當(dāng)感應(yīng)片與感應(yīng)開(kāi)關(guān)重合后，貯柜上的點(diǎn)檢人員通過(guò)對(duì)講機(jī)通知停止行車，然后通過(guò)目測(cè)，判斷感應(yīng)開(kāi)關(guān)和感應(yīng)片之間的距離是否合適,借此確認(rèn)感應(yīng)是否有效，對(duì)一個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)檢時(shí)間為5分鐘。可以看出，對(duì)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)檢需要兩名人員配合完成，由于點(diǎn)檢現(xiàn)場(chǎng)與操作界面距離較遠(yuǎn)，溝通困難，費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)貯絲柜64個(gè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)逐一點(diǎn)檢，需要320分鐘。為提高點(diǎn)檢效率，通過(guò)可視化點(diǎn)檢措施，如在感應(yīng)開(kāi)關(guān)上增加紅色標(biāo)志，只要通過(guò)檢查紅色標(biāo)志與其固定的黑色螺母間距離，即可判斷感應(yīng)是否有效，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)點(diǎn)檢時(shí)間由5分鐘縮減為2分鐘，但64個(gè)檢測(cè)點(diǎn)點(diǎn)檢時(shí)間還需要128分鐘，仍不能快速完成點(diǎn)檢。對(duì)此，筆者在PLC的基礎(chǔ)上，本著自動(dòng)化點(diǎn)檢取代人工點(diǎn)檢、所有貯柜全覆蓋同步點(diǎn)檢取代單柜逐一點(diǎn)檢的設(shè)計(jì)理念，開(kāi)發(fā)了本系統(tǒng)。

3 貯絲柜自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

3.1 設(shè)計(jì)原理及程序模塊

3.1.1 設(shè)計(jì)原理

貯柜PLC控制采用西門子S7-400，運(yùn)算功能強(qiáng)大，與現(xiàn)場(chǎng)采集各類信號(hào)的功能模塊之間，通過(guò)PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)連接。觸摸屏MP377界面完成點(diǎn)檢指令的下發(fā)、點(diǎn)檢信息的顯示，PLC的CPU416-2接收、處理點(diǎn)檢指令，輸入輸出邏輯和數(shù)字運(yùn)算結(jié)果，具體執(zhí)行點(diǎn)檢動(dòng)作的是現(xiàn)場(chǎng)子站模塊；同時(shí)把具體的執(zhí)行結(jié)果反饋到PLC。PLC起承上啟下的核心作用[4-5]，見(jiàn)圖2所示。

3.1.2 點(diǎn)檢系統(tǒng)的程序模塊化

按照設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)在觸摸屏上要完成“一鍵”“全覆蓋”“同步”“自動(dòng)”點(diǎn)檢，經(jīng)過(guò)方案篩選優(yōu)化，確定必備程序模塊，見(jiàn)圖3所示。

3.2 程序模塊的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及調(diào)試

3.2.1 基于系統(tǒng)記憶自動(dòng)判斷的行車運(yùn)行程序模塊的開(kāi)發(fā)

該模塊中行車不設(shè)定初始運(yùn)行方向，系統(tǒng)根據(jù)行車所處位置，自動(dòng)分析判斷最優(yōu)路徑，即在最短的時(shí)間內(nèi)使所有的感應(yīng)開(kāi)關(guān)均被檢測(cè)到，行車檢測(cè)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的順序?yàn)椋篠L03、SL04、SL03、SL02、SL01。行車運(yùn)行軌跡，見(jiàn)圖4所示。

據(jù)此編制程序流程圖，見(jiàn)圖5所示。

該方案通過(guò)程序自身分析計(jì)算，找出最優(yōu)路線，大量減少了感應(yīng)開(kāi)關(guān)的重復(fù)檢測(cè)，節(jié)約了點(diǎn)檢時(shí)間。

圖5 編制程序流程圖

3.2.2 通過(guò)時(shí)間計(jì)算故障檢測(cè)程序的故障檢測(cè)程序模塊開(kāi)發(fā)

(1)感應(yīng)片完全檢測(cè)不到感應(yīng)開(kāi)關(guān)情況下的程序開(kāi)發(fā)。通過(guò)測(cè)量行車運(yùn)行速度V、兩感應(yīng)開(kāi)關(guān)之間的距離S，計(jì)算出行車在兩感應(yīng)開(kāi)關(guān)間運(yùn)行時(shí)間T，當(dāng)行車從A向B運(yùn)行時(shí)，所用時(shí)間超過(guò)T，則可判斷感應(yīng)開(kāi)關(guān)B故障。見(jiàn)圖6所示。

圖6 行車運(yùn)行時(shí)間示意圖

(2)感應(yīng)片部分檢測(cè)不到感應(yīng)開(kāi)關(guān)情況下的程序開(kāi)發(fā)。在正常情況下，感應(yīng)開(kāi)關(guān)與感應(yīng)片平行，見(jiàn)圖7所示，

圖7 感應(yīng)開(kāi)關(guān)與感應(yīng)片正確位置圖

感應(yīng)片長(zhǎng)度為350 mm，行車的運(yùn)行速度為0.065 m/s，因感應(yīng)片固定在行車上，所以感應(yīng)片的運(yùn)行速度為0.065 m/s時(shí)，感應(yīng)片經(jīng)過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的時(shí)間為0.35/0.065=5.38s。如果感應(yīng)片傾斜，感應(yīng)片的一部分將不會(huì)被感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到，即被感應(yīng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到的距離必定小于350 mm，因此,感應(yīng)片經(jīng)過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的時(shí)間必定小于5.38 s;反之，如果感應(yīng)片經(jīng)過(guò)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的時(shí)間小于5.38 s，則可以據(jù)此判斷，感應(yīng)片傾斜錯(cuò)位。

據(jù)此編制故障檢測(cè)程序流程圖，見(jiàn)圖8所示。

該方案根據(jù)相鄰感應(yīng)開(kāi)關(guān)之間的距離，計(jì)算行車運(yùn)行時(shí)間，行車運(yùn)行時(shí)間超過(guò)計(jì)算時(shí)間，則停機(jī)并輸出報(bào)警信息，仍然依據(jù)程序[6]自身的分析判斷，可靠性高，達(dá)到故障檢測(cè)的目的(圖9)。

圖9 故障檢測(cè)程序示意圖

3.2.3 自動(dòng)點(diǎn)檢人機(jī)界面的開(kāi)發(fā)

基于觸摸屏控制界面開(kāi)發(fā):采用Wincc軟件[7]制作自動(dòng)點(diǎn)檢界面，增加尋柜初始化按鈕和報(bào)警信息畫面。見(jiàn)圖10所示。

圖10 點(diǎn)檢啟動(dòng)和報(bào)警圖

3.2.4 自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)調(diào)試

程序設(shè)計(jì)及編寫完成后，通過(guò)S7-400仿真軟件PLCSIM運(yùn)行離線模擬[8]，程序運(yùn)行正常，能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。然后下載到貯絲柜PLCS7-400 CPU中，通過(guò)MP377屏的觸摸鍵啟動(dòng)點(diǎn)檢，模擬故障發(fā)生，自動(dòng)點(diǎn)檢系統(tǒng)能有效地發(fā)現(xiàn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)故障。見(jiàn)圖11所示。

4 應(yīng)用分析

自動(dòng)點(diǎn)檢時(shí)間主要依賴于行車運(yùn)行時(shí)間：實(shí)際測(cè)算出每個(gè)行車運(yùn)行距離為15 m，行車實(shí)際運(yùn)行速度為0.065 m/s，運(yùn)行時(shí)間為15/0.065=692(s)=3.85(min)，加上行車啟停和換向時(shí)間2 min，共5.85 min。因?yàn)樵撓到y(tǒng)具有全覆蓋、同步、自動(dòng)點(diǎn)檢的功能，所以在5.85 min內(nèi)，一鍵即可實(shí)現(xiàn)16臺(tái)套貯柜感應(yīng)開(kāi)關(guān)的點(diǎn)檢，提高了點(diǎn)檢效率、精度，極大地減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)不但能及時(shí)發(fā)現(xiàn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)故障，而且能發(fā)現(xiàn)感應(yīng)開(kāi)關(guān)的劣化趨勢(shì)，為提前進(jìn)行預(yù)防性維修提供了準(zhǔn)確的決策依據(jù)和寶貴的時(shí)間資源，保證了貯柜進(jìn)料運(yùn)行穩(wěn)定。該項(xiàng)目成果可以推廣應(yīng)用到眾多卷煙制造企業(yè)。

圖11 模擬故障調(diào)試圖

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2013-10-02

安徽省成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(433379/12-174)。

邵偉(1970-)，安徽阜陽(yáng)人，工程師，主要研究方向：設(shè)備維護(hù)和管理。

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.01.024

TP273

A

1673-2006(2014)01-0083-04

(責(zé)任編輯汪材印)