摘要：VE喂絲機(jī)是PROTOS卷接機(jī)組的喂料裝置。其作用是將前置工序加工的煙絲進(jìn)行整理、定量、并將均勻連續(xù)的煙絲條供應(yīng)SE機(jī)。計(jì)量槽是VE喂絲機(jī)的組成部分。輸送帶由一直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)根據(jù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度和散料通道內(nèi)料位監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)到的實(shí)際料位高度信號(hào)→電機(jī)無級(jí)調(diào)速→改變帶速→改變送絲量，使散料滑道內(nèi)的料位高度盡可能的保持穩(wěn)定。電機(jī)速度的調(diào)節(jié)及控制通過機(jī)器上的A6插件（SE）及系列傳感器來實(shí)現(xiàn)。本文主要介紹了PROTOS卷煙機(jī)VE計(jì)量槽及電控系統(tǒng)的升級(jí)改造步驟及效果。由于改造前計(jì)量槽經(jīng)常跑空或堵煙絲，嚴(yán)重影響機(jī)車的設(shè)備效率，故對(duì)VE計(jì)量槽及電控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。改造后的計(jì)量槽運(yùn)行可靠、故障率低、維護(hù)方便。改造后機(jī)車效率明顯提高。

關(guān)鍵詞：計(jì)量槽、跑空、堵煙絲

　　一、引  言
　　VE喂絲機(jī)由料斗、定量喂料裝置、吸絲成型裝置、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)組成。VE喂絲機(jī)是PROTOS卷接機(jī)組的喂料裝置。其作用是將前置工序加工的煙絲進(jìn)行整理、定量、均勻連續(xù)的煙絲條供應(yīng)SE機(jī)。其工作過程為：煙絲→風(fēng)送→集絲箱→預(yù)分配器→儲(chǔ)料區(qū)→提升輸送帶→散料滑道→磁軌去鐵磁性物質(zhì)→棘輥從滑道中定量取出煙絲，平滑軌適得煙絲能順利的從滑道中輸入棘輥→快輥把煙絲梳出針輥→皮帶輸送機(jī)上→均勻煙絲層→皮帶輸送煙絲→上空氣噴射器→彈絲轆→結(jié)合下空氣噴射器→煙絲進(jìn)入吸絲通道→吸絲通道內(nèi)的煙絲→吸絲網(wǎng)帶→煙絲條→煙槍。上空氣噴射器吹落煙絲時(shí)較重?zé)熃z及雜質(zhì)→螺旋輸送機(jī)→分離器進(jìn)行分離。煙絲條形成后由平整器（SRM或MR1）修整。源信號(hào)來自裝在刀頭上的掃描器。去除的煙絲→輸送帶→振槽回送到煙絲儲(chǔ)存區(qū)。由提升帶→與新煙絲合并→喂料

　　二、改造前的系統(tǒng)組成
　　原電氣系統(tǒng)為繼電器組件和邏輯控制板、運(yùn)算控制板組合控制方式，控制方式陳舊，故障檢測(cè)及維護(hù)比較麻煩，易損件過多，備件多、維修費(fèi)用高，影響生產(chǎn)效率；并且原機(jī)器進(jìn)廠較早，電氣件也存在老化問題，急需更新；另外針輥電機(jī)與陡角輸送電機(jī)為直流電機(jī)，造價(jià)高、需維護(hù)、易損壞，使用壽命短；其次這兩個(gè)電機(jī)采用直流調(diào)速板控制速度，調(diào)速板的調(diào)整不便，也存在壽命短的問題；再者，堆料槽料位控制與普托90E新機(jī)比較存在缺陷，主要反映在，控制板SE A0-A6易損，料位控制不夠穩(wěn)定，易造成堆料槽滿、陡角電機(jī)頻繁啟停，或堆料槽排空、堵塞而導(dǎo)致主機(jī)停車，從而造成原材料的浪費(fèi)和生產(chǎn)效率下降。

　　三、系統(tǒng)改造技術(shù)方案
　　針對(duì)以上問題，經(jīng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察與調(diào)研，我對(duì)此控制系統(tǒng)進(jìn)行了如下改造，設(shè)計(jì)成新型電氣控制系統(tǒng)，以適應(yīng)我廠生產(chǎn)的需要。
　?。ㄒ唬⑿滦涂刂葡到y(tǒng)的解決方案
　　將所有的邏輯、運(yùn)算功能控制器件和電路板取消，用可編程序控制器（PLC）取而代之，由可編程序控制器完成所有邏輯及運(yùn)算處理；取消直流電機(jī)調(diào)速板，用變頻調(diào)速器和伺服控制器代替；改直流電機(jī)為交流電機(jī)；改9點(diǎn)檢測(cè)堆料槽料位控制方式為15點(diǎn)檢測(cè)料位控制方式。
　　1. 將數(shù)字量直接接入可編程序控制器
　　各種按鈕、限位開關(guān)和開關(guān)式傳感器及其它設(shè)備的連鎖信號(hào)、控制信號(hào)接入到可編程序控制器的數(shù)字輸入模板，由可編程序控制器的中央處理器CPU進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)。
　　2. 由可編程序控制器直接輸出數(shù)字控制信號(hào)
　　本機(jī)的執(zhí)行器件以及給其它設(shè)備的信號(hào)通過數(shù)字輸出模板直接接到接線端子上，可編程序控制器進(jìn)行邏輯運(yùn)算后直接輸出各種信號(hào)（如：報(bào)警，接觸器控制信號(hào)，變頻器啟動(dòng)信號(hào)、閥門啟動(dòng)等）。
　　3. 直流伺服電機(jī)換為三相交流電機(jī)
　　M9陡角輸送電機(jī)，要求跟蹤主機(jī)速度，原直流伺服電機(jī)與速度控制板N1配合,完成此項(xiàng)任務(wù)，由于調(diào)速器無速度顯示不便監(jiān)視，調(diào)速板上4個(gè)速度控制電位器的調(diào)整需要一定的經(jīng)驗(yàn)，不方便。
　　使用普通三相電機(jī)與變頻調(diào)速器配合，技術(shù)成熟，調(diào)速穩(wěn)定，接線簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，并且速度由可編程序控制器直接輸出模擬量控制。M16針輥電機(jī)，同樣要求跟蹤主機(jī)速度，更加快速、嚴(yán)格、精確。原機(jī)工作方式與M9陡角輸送電機(jī)相同，也存在同樣的問題?？紤]到具體針輥工作所要求的快速跟隨特性，在此我選用通用伺服控制器代替變頻調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求。
　　4. 15點(diǎn)檢測(cè)料位，分辨率更高，速度運(yùn)算更精確
　　采用15個(gè)料位檢測(cè)開關(guān)，料位更準(zhǔn)，速度計(jì)算量化更細(xì)；可編程序控制器的專用計(jì)算方法使速度跟隨性更快、更好，替代原計(jì)算控制板。
　　5. 新系統(tǒng)維持原電源線路設(shè)計(jì)
　　電源供給系統(tǒng)維持原設(shè)計(jì)、各路電源輸出的保護(hù)不變、電機(jī)工作斷路器和接觸器不變，保留A49頻壓轉(zhuǎn)換器和F4電機(jī)過熱保護(hù)器。
　?。ǘ⑿孪到y(tǒng)的構(gòu)成及原理
　　該系統(tǒng)集合了可編程序控制器、變頻調(diào)速器、伺服控制器，組成控制核心；它與外圍傳感器等輸入部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器共同構(gòu)成一個(gè)完整的體系。無論是與其它設(shè)備的通訊，還是本機(jī)的狀態(tài)檢測(cè)，動(dòng)作的完成均可以完美的實(shí)現(xiàn)，達(dá)到并超過原機(jī)功能和技術(shù)指標(biāo)。
　　作為當(dāng)今最流行的控制模式，它具有明顯的優(yōu)勢(shì)：硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便易行，故障率低，控制快速、精確。
　　1．可編程控制系統(tǒng)
　　作為控制核心，它除了可以完成它所擅長(zhǎng)的邏輯控制功能，并且已經(jīng)成功開發(fā)了多種運(yùn)算功能，計(jì)算精度也很高；專用控制功能（如PID控制、步進(jìn)電機(jī)控制、高速布爾控制）；特殊的應(yīng)用功能（如與不同類型、不同品牌的設(shè)備進(jìn)行通訊等）。它廣泛的應(yīng)用于各種自動(dòng)控制領(lǐng)域，現(xiàn)在的所有控制，它幾乎都能實(shí)現(xiàn)。
　　該系統(tǒng)采用西門子公司的S7-300可編程序控制器，擴(kuò)展的數(shù)字輸入模板可接收48路開關(guān)信號(hào)，擴(kuò)展的數(shù)字輸出模板可輸出48個(gè)開關(guān)值，模擬擴(kuò)展板具有四路模擬輸入和二路模擬輸出。除了滿足本設(shè)備現(xiàn)有工作要求外，為將來擴(kuò)展功能也留下一定的余量，并且很容易與將來整機(jī)的可編程控制改造聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的控制。
　　軟件使用梯形圖編程，應(yīng)用了邏輯組合、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、PID運(yùn)算等的功能。
　　數(shù)字輸入與輸出在前面板上均有指示燈，能實(shí)時(shí)反映輸入輸出部件的狀態(tài)，可在檢查故障時(shí)，進(jìn)行參照。
　　另外，采用的可編程序控制器各種模板，無特殊型，便于采購(gòu)。
　　2．電源系統(tǒng)
　　電源系統(tǒng)維持原設(shè)計(jì)，每一路交直流電都安裝過流保護(hù)開關(guān)，采用施耐德的動(dòng)力型小型斷路器，分?jǐn)嗨俣瓤欤浑姍C(jī)動(dòng)力輸出采用西門子3VU型斷路器均進(jìn)行了保護(hù)，可靠性得以保證；電機(jī)的接觸器為西門子3TF型。
　　控制信號(hào)電源均統(tǒng)一為直流24V；電機(jī)為交流220V（有二相或三相的）或三相380V，沒有變動(dòng)；接觸器控制電和閥門等執(zhí)行器件用電均為交流110V；原變壓器不變即可滿足使用。
　　3．直流電機(jī)的改造
　　本供絲機(jī)上只有兩臺(tái)直流電機(jī)，其它的都為交流電機(jī)，鑒于以上直流電機(jī)的弊端，將其改為交流伺服電機(jī)。
　　針輥電機(jī)M16的速度由主機(jī)SE卷煙部分速度脈沖RCP決定，RCP經(jīng)過本機(jī)的轉(zhuǎn)換器A49轉(zhuǎn)換為0-10V電壓信號(hào)，由其設(shè)定為針輥電機(jī)的速度。
　　針輥電機(jī)M16與卷煙機(jī)速度必須配合精確、快速，否則，卷出的煙支達(dá)不到指標(biāo)，或是過松或是過密，將由核掃描器檢出并剔除，同時(shí)引起停車。選用三菱的交流電機(jī)伺服控制器和與其匹配的交流伺服電機(jī)，可以更加完美的達(dá)到控制精度的要求，專業(yè)級(jí)的組合通用而簡(jiǎn)便，調(diào)整簡(jiǎn)便，速度還具有可視性，速度匹配值可調(diào)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，種種優(yōu)越性顯現(xiàn)非常突出。取剔了原速度控制板N2和直流電機(jī)。
　　陡角輸送電機(jī)M9的速度由主機(jī)卷煙速度與堆料槽的料位雙重因素決定，原系統(tǒng)有一個(gè)專門的算法計(jì)算出電機(jī)速度的設(shè)定值，此設(shè)定值由主機(jī)SE上的A0-A6板算出后，傳送到本機(jī)的陡角電機(jī)速度控制板N1，由其控制供煙給堆料槽的速度。
　　這種控制中，A0-A6板易損壞，N1調(diào)速板不易調(diào)整，速度不可監(jiān)測(cè)，速度控制不夠穩(wěn)定；除此之外，本機(jī)與卷煙機(jī)SE的信號(hào)連線過多，堆料檢測(cè)的9個(gè)光電開關(guān)信號(hào)要傳送到卷煙部分的A0-A6板，還要把控制信號(hào)返回給本機(jī)，連線復(fù)雜，不便維修。新型系統(tǒng)采用可編程序控制器直接接收料位信號(hào)和SE部分的速度信號(hào)，運(yùn)用PID算法計(jì)算速度設(shè)定值，由其設(shè)定變頻調(diào)速器的速度，帶動(dòng)普通交流電機(jī)，替代了原調(diào)速板N1和直流電機(jī)。此種控制完全克服了原方式的弊病，而且便于維護(hù)、價(jià)格便宜。
　　4．堆料槽料位檢測(cè)的改造
　　原為9點(diǎn)檢測(cè)，改為15點(diǎn)檢測(cè)，與普托90E的檢測(cè)和運(yùn)算方式一樣。更換了光電檢測(cè)板和信號(hào)接收控制板。如下圖所示：

　　四、改進(jìn)后的成果分析
　　改造后PROTOS卷煙機(jī)VE新型計(jì)量槽監(jiān)控及電控系統(tǒng)的性能主要表現(xiàn)為：
　　設(shè)備的故障點(diǎn)少、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、成本低。
　　以PLC為控制核心，軟件完成邏輯控制、數(shù)值分析、計(jì)算等功能，取消原線路板及繼電器控制，故障點(diǎn)少、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、成本低，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。
　　計(jì)量槽料位相對(duì)均勻、供料平穩(wěn)，不發(fā)生堵塞、空料現(xiàn)象：計(jì)量槽料位檢測(cè)點(diǎn)由9點(diǎn)改為15點(diǎn)，范圍寬，軟件實(shí)現(xiàn)陡角帶電機(jī)速度調(diào)節(jié)，使其速度調(diào)節(jié)平滑、料位相對(duì)平穩(wěn)，增加檢測(cè)計(jì)量槽內(nèi)煙絲上表面的凸凹，調(diào)整其相對(duì)平穩(wěn)改善后車布料的均勻度