崔傳寶 劉加樹

摘 要：為解決再造煙葉預(yù)壓打包超重故障以及導(dǎo)致的堵料停機(jī)、設(shè)備器件損壞、能耗增加等問題，造成打包稱重系統(tǒng)不穩(wěn)定，生產(chǎn)維保費(fèi)用高。通過機(jī)械、電氣的軟、硬件改造等方式，改進(jìn)設(shè)計了一種更加結(jié)構(gòu)合理、位置合理、維護(hù)方便的新型稱臺檢測裝置。每個生產(chǎn)周期節(jié)省電能3萬kW·h左右，節(jié)省零備件損耗費(fèi)用15萬元、委外維修資金3萬元。有效提高了預(yù)壓打包機(jī)的工作效率，大大降低了預(yù)壓打包超重的故障停機(jī)率。實現(xiàn)了再造煙葉預(yù)壓打包稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、可靠性的全面提升。

關(guān)鍵詞：再造煙葉;預(yù)壓打包;堵料停機(jī);稱重檢測

中圖分類號：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0096-02

0 引言

在煙草行業(yè)再造煙葉的生產(chǎn)過程中，成品再造煙葉經(jīng)過預(yù)壓打包機(jī)按一定重量進(jìn)行裝箱和預(yù)壓處理，再經(jīng)過復(fù)秤進(jìn)行復(fù)核，重量在合格范圍內(nèi)后進(jìn)行復(fù)壓，最后由捆扎機(jī)進(jìn)行捆扎運(yùn)輸、貯存。

由于再造煙葉粉塵的特殊性在實際生產(chǎn)中無法避免，原稱重檢測裝置安裝在稱臺底部，易受其影響，出現(xiàn)誤動作或不動作現(xiàn)象。造成超重，引起擠壓變形，破壞軌道上的光電管、行程開關(guān)以及稱臺上方的壓頭、移動料箱和紙箱定位器等，造成一系列的設(shè)備損壞。打包機(jī)故障率逐年增加，平均故障停機(jī)率高達(dá)1.82%，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。另外，再造煙葉稱重的準(zhǔn)確性和可靠性降低也會影響其進(jìn)入煙廠制絲線后的煙絲配比、卷煙配方的精準(zhǔn)性，造成卷煙內(nèi)在質(zhì)量的波動。

1 超重檢測裝置設(shè)計

1.1 技術(shù)研究

再造煙葉預(yù)壓打包段的生產(chǎn)過程中，每箱成品再造煙葉利用左、右兩個秤臺分別進(jìn)行稱重打包，因為受到實際生產(chǎn)環(huán)境及其檢測元器件性能變化等因素影響，時常會出現(xiàn)預(yù)壓打包超重故障的現(xiàn)象。由于再造煙葉連續(xù)生產(chǎn)的特殊性，不能頻繁超重，長時間堵料停機(jī)，這樣嚴(yán)重影響整線生產(chǎn)，損壞設(shè)備。因此，需要改進(jìn)設(shè)計一種更加結(jié)構(gòu)合理、位置合理、維護(hù)方便的新型稱臺檢測裝置，降低預(yù)壓打包停機(jī)故障率，且發(fā)現(xiàn)超重故障能及時通過網(wǎng)絡(luò)通信中斷預(yù)壓打包機(jī)秤臺之前的設(shè)備運(yùn)行，同時便于技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)問題、維修處理和計量校秤，從而有效避免堵料停機(jī)、設(shè)備器件損壞，能耗增加等。

1.2 機(jī)械設(shè)計

成年人蹲下時的平均身高一般在70-90cm之間，便于操作的高度在50-65cm左右，選取設(shè)備機(jī)架作為安裝位置，可以安裝高度的范圍在30-80cm，傳感器長度5cm左右。綜合上述因素，確定傳感器的高度65cm，支架高度60cm時，最便于安裝維修和日常觀察保養(yǎng)，同時傳感器周圍空間較大，不易積累再造煙葉和粉塵等雜物，并且安裝后不會對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，如圖1所示。

現(xiàn)場測量傳感器厚度2cm;傳感器支架厚度0.5cm;傳感器支架距稱臺間隙0.5cm;傳感器觸頭距稱臺約2-2.5cm。為滿足擋板對傳感器的有效觸動，則擋板中心位置和傳感器觸頭應(yīng)對應(yīng)。選用50*50*5角鋼，則檢測擋板中心位置約為2.5cm，滿足實際要求。為保證傳感器受力均勻，設(shè)計檢測擋板尺寸為長度為50mm的50*50*5的Q235角鋼，如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場測量基礎(chǔ)座高30cm傳感器寬4cm高6cm厚2cm設(shè)計支架高30cm使用50*50*5角鋼地腳使用50*70*5 Q235鋼板，安裝傳感器底板使用50*110*5 Q235鋼板。安裝孔距5cm，孔徑3mm，機(jī)架間距3cm，與支架焊接長度3-5cm，可選長度范圍為11-13cm，選取50*110*5 Q235鋼板。對應(yīng)位置打孔選3.5mm轉(zhuǎn)頭，使用M3螺栓固定傳感器，所述內(nèi)容如圖3、圖4所示。

最終，使用手工電弧焊和螺栓固定的方式，充分考慮實際生產(chǎn)、工作環(huán)境、日常保養(yǎng)、維修計量等因素，將選定的限位開關(guān)傳感器、支架、檢測擋板及固定塊，按照設(shè)計選取的位置、高度、材質(zhì)、選型等分別進(jìn)行精準(zhǔn)安裝，固定在左、右秤臺側(cè)上方，并增加易損部位的保護(hù)。卷簾門打開后，形成空氣對流，減少粉塵對元器件的影響。具體分部選擇設(shè)計內(nèi)容如圖5所示。

1.3 電氣系統(tǒng)設(shè)計

1.3.1 檢測報警裝置組成

包括：限位傳感器、數(shù)字量輸入輸出模塊、轉(zhuǎn)換開關(guān)、中間繼電器、報警燈。限位傳感器通過信號連接到PLC數(shù)字量輸入，PLC與稱臺稱重系統(tǒng)通過DP網(wǎng)進(jìn)行稱重的數(shù)據(jù)傳輸，超重信號連接到PLC數(shù)字量輸出，通過信號傳給報警燈，發(fā)現(xiàn)超重后人為控制轉(zhuǎn)換開關(guān)停止報警。

1.3.2 元器件選型

數(shù)字量輸出模塊選用型號為西門子DO8xDC24V/0.5A 6ES7 132-4BF00-0AA0，限位傳感器選用浙江正泰型號為YBLX-JW2/11H/L，報警燈選用型號為浙江南州科技的LTE- 1101J旋轉(zhuǎn)式警示燈，電壓AC 220V，中間繼電器選用型號為歐姆龍的MY2N-J， 24VDC，轉(zhuǎn)換開關(guān)選用型號為伊頓穆勒的M22-WRK/K11，并按電氣原理圖相應(yīng)接線，安裝固定位置。

1.3.3 軟件設(shè)計

根據(jù)預(yù)壓打包稱重檢測及超重報警裝置實現(xiàn)控制功能，畫出其邏輯程序控制圖如圖6所示。

2 控制原理

2.1 電控控制原理

PLC程序開始運(yùn)行后，PLC判斷稱重系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)稱重系統(tǒng)處于手動或停機(jī)狀態(tài)時不進(jìn)行下一步。當(dāng)稱重系統(tǒng)處于自動運(yùn)行狀態(tài)時，讀取左、右秤臺稱重起、落檢測信號，當(dāng)秤臺檢測信號升起時，表明成品再造煙葉正在生產(chǎn)下料，預(yù)壓打包機(jī)稱重系統(tǒng)正常稱重計量。當(dāng)秤臺檢測信號落下時，表明成品再造煙葉已經(jīng)達(dá)到規(guī)定重量或者正在進(jìn)行下一步出箱工序，屬于正常工作流程。秤臺檢測信號升起后，通過Profibus-DP網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸讀取左、右秤臺每箱成品再造煙葉的實際重量值，PLC程序進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，計算出左、右秤臺各自成品再造煙葉的去皮凈重量。此時，當(dāng)每箱成品再造煙葉皮重值>150kg時，雙向喂料皮帶機(jī)停止運(yùn)行，同時超重報警信號輸出。技術(shù)人員進(jìn)行維修處理和重新校秤后，重新復(fù)位返回至預(yù)壓打包超重檢測裝置，PLC開始下一個程序循環(huán)。

2.2 防誤報警措施

因為雙向喂料皮帶機(jī)來回下料的過程中，稱重達(dá)標(biāo)信號存在相對的滯后性，可能會存在再造煙葉的零散飄落現(xiàn)象，導(dǎo)致成品再造煙葉的皮重值>150kg，從而出現(xiàn)誤報警狀態(tài)。所以，當(dāng)實際每箱成品再造煙葉皮重值與設(shè)定的每箱成品再造煙葉重量150kg比較，其誤差范圍在1%以內(nèi)時，認(rèn)為并不屬于超重故障，預(yù)壓打包機(jī)正常工作運(yùn)行。

3 結(jié)語

通過重新設(shè)計后的秤臺稱重檢測裝置，使用后預(yù)壓打包機(jī)生產(chǎn)中平均無故障運(yùn)行時間提升了75.2%，故障停機(jī)率降低至0.3%以下，工作效率大幅度提高。零備件設(shè)備損耗費(fèi)用節(jié)約15萬元，委外維保資金節(jié)約3萬元。每個生產(chǎn)周期節(jié)省電能3萬kW·h左右，實現(xiàn)了再造煙葉預(yù)壓打包稱重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、可靠性全面提升，大大降低了打包超重的故障停機(jī)率，有效提高了打包機(jī)的實際工作效率，也保證了進(jìn)入煙廠制絲線后的煙絲配比、卷煙配方的精準(zhǔn)性以及卷煙的內(nèi)在品質(zhì)。有利于企業(yè)提質(zhì)提量、節(jié)能降耗、控本增效。

參考文獻(xiàn)

[1] 王平，高莉莉.鉗工工藝[M].北京：航空工業(yè)出版社，2014.

[2] 陳定方.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[3] 繆常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[4] R系列和IND780稱重使用說明書[Z].梅特勒-托利多集團(tuán)中國公司，2012.