关键词：
PROTOS（精选七篇）
PROTOS 篇1
PROTOS2-2卷烟机是由德国HAUNI公司设计制造的高速卷接机组, 其设计生产能力为16000支/分, 设备主体由VE2-2、SE2-2、MAX2-2三部分组成。控制使用SIEMENS S7 400H大型PLC, 整机采用了先进控制技术和器件, 如PROFIBUS和CANBUS技术, WAGO I/O端子, AMK同步伺服控制技术等[1], 见图1所示。
PROTOS2-2采取分系统设计并最后集成的方式, 如VE/SE控制系统、MAX控制系统和烟支的在线检测LE/O、HID、SRM等系统。电气部分采用模块化结构, 简化了布线;气动部分采用FESTO总线阀岛, 保障了气动部分的稳定性, 通过总线连接, 极大地简化了布线设计, 也提高了设备的运行稳定性, 生产效率得到了提高。
PROTOS2-2高速卷烟机的控制采用了双现场总线架构, 检测系统采用的是CAN总线, 控制系统采用的是Profibus。现场总线技术本质上是一种计算机本地网络连接技术, 一般采用小型令牌环网方式以保证固定的访问延时, 目的是解决工业现场众多设备信号的实时和集中传递问题[2]。由于Profibus技术在烟草设备上应用广泛, 故障的处理方法较多, 因此本文着重分析PROTOS2-2卷烟机CAN总线。
2 CANBUS总线简介
CAN是控制器局部网络Controllor Area Network的简称, 最早由德国BOSCH公司推出, 用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信[3]。其总线规范现已被ISO国际标准组织制订为国际标准, 得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持, 已广泛应用在离散控制领域。它也是较早进入我国的现场总线之一, 但并未列入最新颁布的IEC 61158 现场总线标准中。它具有以下特点[4]:
①CAN总线信号传输介质为双绞线, 通信速率最高可达1Mb/s (总线长度40m) , 直接传输距离最远可达10km (通讯速率5kb/s) , 最多可挂接110个设备。
②CAN支持多主方式工作, 网络上任何节点均可在任意时刻主动向其它节点发送信息, 支持点对点、一点对多点和全局广播方式接收/发送数据。它采用总线仲裁技术, 当出现几个节点同时在网络上传输信息时, 优先级高的节点可继续传输数据, 而优先级低的节点则主动停止发送, 从而避免了总线冲突。
③CAN总线采用短消息报文, 每一帧有效字节数为8个, 当节点出错时, 可自动关闭, 抗干扰能力强, 可靠性高。
目前已有多家公司开发生产了符合CAN协议的通信芯片, 如Intel公司的82527, Motorola公司的MC68HC05X4, Philips公司的82C250等, CAN型总线产品有AB公司的DeviceNet、台湾研华的ADAM数据采集产品等。还有插在PC机上的CAN总线接口卡, 具有接口简单、编程方便、开发系统价格便宜等优点。
3 故障案例
在PROTOS2-2卷烟机上曾经有这样的报警信息:MAX 阀Y7。这个信息的意思是说:阀Y7没有正常工作, 有剔除使能信号但阀没动作, 致使剔除鼓后的光电检测器B6M检测到该槽的烟支存在。这个故障会导致问题烟支不能准确剔除, 影响到产品的质量。
通过MLP (控制屏) 对电磁阀Y7进行测试证实该阀剔除有问题, 电磁阀有时动作有时不动作。于是首先检查了Y7的工作电路。它的剔除使能信号由MAX HIP卡输出至电磁阀驱动板A605M来直接驱动高速剔除阀Y7, 如图2所示[5]。把驱动板与其它同类型剔除阀驱动板对换, 之后通过测试故障依然存在, 不合格的烟支仍然不能准确剔除。于是只有更换电磁阀再进行测试, 可故障依然存在。更换HIP板故障同样存在, 故障的解决似乎陷入了死胡同。
这时发现卷烟机的紧密度剔除量一直比较高, 检查紧密度检测菜单发现是由于检测鼓上的19槽故障 (见图3) , 一般这个故障是说该槽的密封嘴损坏, 于是检查19槽却没有发现问题, 与其它槽对换密封嘴后故障仍然存在, 只好再次清洁、检查紧密度传感器和检测鼓的密封嘴, 终于发现是14槽密封嘴损坏, 更换14槽密封嘴后紧密度剔除量高的故障消失。出现报警槽数与实际不对应一般是由于HID鼓的机械零位与电气零位不同步, 手动盘车检查果然如此, 于是通过MLP对HID鼓进行了校准 (见图4所示) , 开机烟支运行到HID鼓后停机, 报“与MAX相位”故障, 又对MAX进行了校准后开机正常。设备运行一段时间后再次对电磁阀Y7进行了测试, 这时MLP显示电磁阀功能正常。“MAX 阀Y7”故障终于排除。接着对剔烟信号进行了测试, 问题烟支能准确剔除。
经过咨询HAUNI工程师及查阅技术资料, 弄清楚了问题的根源, 如图4所示。由于高速剔除阀的激励信号是来自CANbus上的DCP80脉冲[5], 而DCP80脉冲是由B9M产生 (见图5所示) , 而编码器B9M是HID鼓驱动电机的轴编码器。如果HID鼓的机械零位与电气零位不同步, 那B9M产生的DCP脉冲有误, 导致高速剔除阀Y7剔除有误, 与B6M的检测信号不同步而报错。
4 归纳总结
现在的设备是机械和电气控制系统的高度结合的产物, 现场总线是工业控制技术发展的必由之路, 它具有可靠的数据传输、快速的数据响应、强大的抗干扰能力, 采用数字信号通讯能有效地提高系统的测量和控制精度。各种开关量和模拟量信号就近转变为数字信号, 避免了信号的衰减和变形。现场总线方式, 由于只需用一根电缆就可以将一些现场总线节点、智能设备等连接到主控单元。这样的技术进步, 向传统的维修方式提出了挑战, 由于各种信号的传输只需用一根电缆, 也给判断故障部位带来了不小的困难, 为了更好地维护好设备, 必须不断地对设备的故障原因进行研究, 对设备进行早期的故障诊断, 发生故障时必须快速对总线情况进行及时的诊断, 排除非故障元器件, 减少不必要的物料消耗, 进一步降低设备的维护成本。
通过这次故障维护, 总结了PROTOS2-2总线技术维修的宝贵经验如下:
(1) 随着科学技术的发展, 新技术、新知识在新设备上的普及, 使控制系统简化了, 操控设备变得简单了, 可是对机电维修人员的素质要求提高了, 机电的结合也更加紧密。在处理设备故障的过程中一定要对设备 (总线耦合器、PLC、各种传感器) 的结构、原理、操作以及控制方式有充分的了解, 才能避免盲目的检查, 提高工作效率。
(2) 在调查研究过程中, 应根据各种信号的特点仔细观察信号变换时的现象, 以及了解故障发生前的设备运行状态, 做到有的放矢。这样才能排除非故障因素, 尽快找到故障点, 节约时间和成本。
(3) 采用多种方案试验, 分段分点分析来加以排除。当出现总线故障时, 既可以按照总线架构从头顺藤摸瓜, 也可以从尾逐个排除, 还可以从故障点的前后来分段分点分析, 这样就避免了某些因电气元件原理和功能不熟悉导致出现故障时判断其好坏与否依据不足的问题。
(4) 当总线系统故障处理陷入死胡同时, 我们可以旁敲侧击, 找到那道通往罗马的暗门。
总之, 总线维修困难不是很大, 重点是要了解总线电路结构, 设备的工作原理和流程;观察现象要仔细, 总结以前维修的经验, 针对故障产生的现象采用适当的检测方法就能快速地查出故障的原因并加以排除, 达到事半功倍的效果。
参考文献
[1]HAUNI AG PROTOS2-2TRAINING HANDOUT[Z].
[2]沈学东, 王蔚然.现场总线技术综述[J].东北电力技术, 1999 (5) .
[3]杨宪惠.现场总线技术和应用[M].清华大学出版社, 1999.
[4]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学, 2001.
PROTOS 篇2
关键词：砂轮进给,烟支切割,丝杆啮合
1 烟支切割装置磨刀砂轮进给机构工作原理
PROTOS1-8烟支切割磨刀砂轮进给机构由如图1所示零部件组成。磨刀砂轮2固定在丝杆3上, 丝杆3安装在机座1的通道上, 由键4连接上下移动。外突缘6安装在底座上, 内突缘7与外突缘6相套, 牙套10安装在在内突缘7上, 用圆销定位一端, 另一端与弹簧9连接, 通过压力使牙套10与丝杆3的螺纹啮合, 构成丝杆螺母机构。丝杆3的上端还通过活接头与压杆14连接。
1.机座;2.砂轮;3.丝杆;4.键;5.弹簧;6.外突缘;7.内突缘;8.转盘;9.弹簧;10.牙套;11.法兰盘;12.活动接头;13.支撑座;14.压杆
生产过程中, 磨刀砂轮间隔15分钟进给一次, 打磨圆刀片。控制程序发出进给指令, 气缸动作, 使内突缘7转动30度, 牙套10带动丝杆3转动, 在弹簧5的压力作用下, 丝杆3向下移动0.16mm, 进给动作完成。当砂轮进给到最低位置时, 需将丝杆回位到顶部, 换新的圆刀片。这时, 只要将压杆14向下压, 在支撑座13的作用下, 丝杆3克服弹簧9的压力与牙套10脱开, 向上抬起, 回到顶部位置。
2 烟支切割装置磨刀砂轮进给机构存在的问题
丝杆螺纹上部与内突缘之间不密封, 烟丝、烟末会随着丝杆转动进入内部机构运动空腔, 当机构运动空腔被烟丝、烟末堆满后, 弹簧9不起作用, 使丝杆3与牙套10没有完全啮合, 造成砂轮不进给或进给失控故障。
3 烟支切割装置磨刀砂轮进给机构改进
将磨刀砂轮装置丝杆回位方式由上拉起改成下抬起, 同时缩短丝杆长度, 设计一个环型密封盖安装在转盘上, 使进给运动空间处于封闭状态, 并定期进行润滑。
新型进给机构由如图2所示零部件组成。磨刀砂轮2固定在丝杆3上, 丝杆3安装在底座1的通道上, 由键4连接上下移动。外突缘6安装在底座上, 内突缘7与外突缘6相套, 牙套10安装在在内突缘7上, 用圆销定位一端, 另一端与弹簧9连接, 通过压力使牙套10与丝杆3的螺纹啮合, 构成丝杆螺母机构。密封盖14固定转盘12上, 与转盘一起转动。压杆8的前端通过连接销5连接砂轮, 在中间通过杠套6与支架7连接。
1.机座;2.砂轮;3.丝杆;4.键;5.连接销;6.杠套;7.支架;8.压杆;9.弹簧;10.外突缘;11.内突缘;12.转盘;13.弹簧;14.密封盖;15.牙套;16.法兰盘
当需更换新刀片, 要将丝杆回位到顶部, 只要向下压压杆8, 在支架7的作用下, 丝杆3受到向上的推力, 克服弹簧压力脱离牙套15的啮合, 回位到顶部位置。
圆形状密封盖14可以覆盖住丝杆3与固定装置之间的间隙, 形成一个密闭空间, 使丝杆和牙套啮合空间处于密封状态, 烟丝、烟末无法进入, 并通过润滑, 使该机构可以长期稳定可靠运行。
4 改造效果
PROTOS 1-8完成了烟支切割装置砂轮进给机构技术改进后, 主要效果有:
(1) 彻底解决砂轮进给机构因烟末堆积, 丝杆啮合不足造成的进给不可靠故障, 提高了烟支切割效果。
(2) 原装置每月保养1次, 改进后延长到每年保养一次, 节约大量保养工时。
参考文献
[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.
PROTOS 篇3
德国豪尼 (HAUNI) 公司PROTOS70型卷烟机原配置的VE针辊驱动系统采用直流电机进行调速驱动, 设备使用过程中两极碳刷易磨损, 维护工作量较大;直流驱动系统一旦损坏, 修复时间较长, 影响生产。为此, 对PROTOS70卷烟机VE针辊驱动系统进行改造。
目前在卷烟行业装备中, 直流电机驱动系统逐渐被淘汰, 伺服控制系统因具有结构简单、精度高和可靠性强等特点, 在行业中得到广泛应用。改造方案采用德国LENZE变频器代替原直流调速板, 以交流伺服形式驱动针辊电机, 通过LENZE变频器对主电机速度信号的同步处理, 使针辊电机在伺服控制系统中保持与主电机的同步运转, 改造所需硬件均为德国产, 变频电机品牌为Lenze, 220 V、3000 r/min;变频器0.25~7.5 k W、230 V/240V;操作面板E82ZBC。
二、改造实施
1. 控制电源获取
通过卷烟机内部电源X3/20取得+20 V直流电源 (也可通过外部+24 V直流电源供电获取) 。
2. 针辊电机速度值提取
伺服变频器控制原理见图1, 针辊速率设定值 (SW) 是根据RCP (烟条时钟脉冲) 的频率得出的, RCP经过卷烟机内部的A49转换器转换为0~10 V电压信号, 由A49输出信号设定为针辊电机的速度。因此M16与卷烟机主电机的速度必须精确配合, 否则卷制的烟支达不到设定指标, 重量过轻或超重, 都将由扫描器检出并剔除, 同时引发停机。因此, 改造需要从主机传动位置提取速度信号, 动态反映主电机运行速度。
3. 调试
完成变频器动力接线及控制端子接线后给变频器通电, 此时绿色LED指示灯闪烁。在控制端子位置将变频器使能28设置为低电平;E1~E3设置为低电平;E4设置为低电平;电位器输出电压调到最低电压。在变频器的操作面板, 设定C0002=1, 调用工厂设定参数集并输入参数 (表1) 。完成参数设定后将变频器使能28设置为高电平, 此时绿色LED指示灯快速闪烁, 电机辨识过程将在2 min内完成, 此时需保证电机处于静止状态。
在电机辨识过程结束后, 将变频器使能28设置为低电平;C0148设置为0。正常识别情况下, 可在C0084、C0092看到识别后的参数值。最后启动电机, 将E4设置为高电平;变频器使能28设置为高电平, 此时绿色LED指示灯常亮, 调试成功。
设备改造后, 实现了与新型PROTOS70 (国产型号ZJ17) 卷烟机的器件型号、规格统一。设备运行平稳、连续, 维修保养效率提高, 维修费用降低。
摘要：PROTOS70型卷烟机VE部分的针辊驱动系统原采用直流电机调速, 存在两极碳刷易磨损, 维护工作量较大的弊端。为此对卷烟机针辊驱动系统进行改造, 介绍改造主要内容和效果。
PROTOS 篇4
PROTOS1-8接装机主要由烟条段输入部分、嘴棒接收机部分、滤嘴输送部分、水松纸输送部分、滤嘴烟支生产和输送部分等组成。PRO-TOS1-8接装机是将卷制成型机输送过来的烟条段、滤嘴输送部分输送过来的滤嘴棒和水松纸输送部分输送过来的水松纸接装成烟支成品并输送到下游机的设备。
PROTOS1-8接装机是烟支加工的最后一道工序, 对于烟支接装的外观质量等各项工艺指标非常重要。同时接装机的停机故障也是造成卷烟设备效率低下的主要原因, 针对这一现状, 我们通过查找《设备维修记录表》、“设备运行电脑记录”, 对两台PROTOS1-8接装机在两个月内的故障情况进行了统计, 对造成接装机故障停机的原因进行了分析归类, 其结果如表1所示。
由表1可知, 崩刀故障每月平均故障时间为629分钟, 占接装机总停机时间的51.4%, 是造成接装机故障停机的主要原因, 而搓板阻塞故障和水松纸断裂故障分别占接装机总停机时间的19.4%和18.5%, 位列停机故障原因的2、3位。因此我们想要降低接装机的故障停机时间, 必须从切刀崩刀故障这个主要原因入手。
小组成员应用“头脑风暴法”对切刀崩刀故障问题进行全面系统的原因分析, 通过分析发现造成切刀崩刀故障的主要原因有如下几个:
(1) 切刀槽未及时清理导致切刀槽积垢阻塞
烟条段切割鼓上有一容纳切刀的切刀槽, 其宽度为0.45mm, 而在刀槽中做旋转运动的刀片厚度为0.30mm, 按照刀片安装在切刀槽中间位置的安装标准, 可得刀片和两端切割鼓轮的间隙为0.075mm, 如此小的间隙容易引起堵塞。在烟条段切割过程中所形成的烟末和纸屑在负压吸风的作用下会在鼓轮切刀槽中积存, 久而久之就会在切刀槽中积存大量的烟末和纸屑, 导致切刀槽的堵塞。一旦切刀槽堵塞, 使得切刀槽内做旋转运动的刀片运转不顺畅、变形, 一旦碰到鼓轮就会导致切刀崩刀故障。
(2) 调整切刀位置不正确
通过测量可知鼓轮切刀槽宽度为0.45mm, 刀片厚度为0.30mm, 按照标准调整方法切刀必须处于切刀槽中间, 由此可知切刀与两边鼓轮体的间隙为0.075mm。如果切刀没在鼓轮切刀槽 (切缝) 中间, 就容易造成切刀与鼓轮体的摩擦, 由于切刀转速很快, 开车就很可能导致切刀的崩刀。
(3) 操作工调整砂轮方法不正确
据统计, 崩刀故障的发生率在不同的当班操作工身上是差别比较大的, 在排除了其它因素的情况下, 我们推断这可能是跟操作工调整砂轮的到位程度有关联。于是, 我们组织四个班的操作人员, 分别按他们平时调整砂轮所到达的位置重新调整砂轮。从中我们发现了一个规律, 调整砂轮位置超过标准位置 (砂轮进入切刀径向深度为4mm) 1mm以上的, 他所在班的崩刀故障率明显的比其它班的多。由此我们推断出, 砂轮调整不到位是导致切刀崩刀的一个要因。
(4) 砂轮进给机构不密封
接装机运行时, 切刀磨刀砂轮每15分钟往前进给一次, 从而对刀片进行磨削。当砂轮进给装置接到进给指令后, 电磁阀控制气缸做进给动作, 气缸推动螺母副逆时针方向转动30度, 使螺母副绕丝杆逆时针方向转动, 在弹簧力的作用下, 丝杆带动砂轮向下移动0.17mm, 完成一次砂轮进给动作。由于丝杆与螺母副之间不密封, 设备运行过程中烟末会随着丝杆转动进入安装有螺母副的空腔中, 当空腔内积满烟末时, 使丝杆与螺母副产生啮合不良, 容易造成砂轮进给失控, 瞬间进给量大会使刀片出现缺口或崩刀。每次崩刀故障发生时, 都是机器在正常运行的过程中突然发生的, 维修工在检修时通过手动旋转砂轮进给机构, 发现丝杆螺母副里面堆积了很多烟末, 因此可以得出砂轮进给机构进烟末是造成切刀崩刀故障的重要原因。
针对上述四种造成切刀崩刀故障的主要原因, 我们有针对性的采取了相应的措施来解决崩刀这个问题。具体措施如下:
措施一:为了防止鼓轮切刀槽的堵塞导致切刀运转不顺畅, 而造成切刀崩刀故障的发生, 我们采取了以下办法以防止切割鼓轮切刀槽堵塞。根据设备轮保停车时间长的特点, 我们要求维修工拆分整个切割鼓, 对切刀槽进行彻底而全面的清洁保养, 并检查调整切刀槽清洁刮片, 必要时更换备件。
措施二:针对切刀位置调整不正确造成切刀崩刀的原因, 我们定期安排维修工对切刀位置进行检查调整, 使得切刀位于鼓轮切刀槽中间位置 (距两侧鼓轮体的位置分别为0.075mm) 。
措施三:为了解决由于操作工调整砂轮不到位而导致切刀崩刀的问题。我们组织有经验的卷烟机修理工对操作工进行技能培训。培训过程中, 修理工向操作工详细的解说了砂轮调整的整个过程, 以及在调整过程中需要注意的一些关键步骤, 现场进行了砂轮调整的示范, 并在培训后对操作工进行考核, 以检查培训的效果。
措施四:针对砂轮进给机构不密封这一状况, 我们对设备进行了改造, 其方法是制作一个密封盖将丝杆与螺母啮合的空间密闭在一个无尘的环境中, 有效地防止烟末、烟灰等杂质进入丝杆与螺母啮合之间的间隙, 使得砂轮进给机构能良好的工作。
PROTOS 篇5
德国HAUNI公司的PROTOS70卷接机组具有操作方便、烟支成品质量稳定、数据采集分析功能全面等优点,但由于我国大部分烟厂所使用的PROTOS70卷接机组都是在上个世纪90年代初期引进的,其电控系统均采用逻辑电子线路板及继电器进行控制的,随着电子技术的不断进步与发展,原机电气控制系统不但越来越跟不上现代化企业生产与管理的需要,而且电气系统老化现象日益严重,电气故障也频繁发生,结合现阶段自动化产品的日趋成熟,模块化电控系统正逐步取代旧的电子线路板,采用SIMATIC S7-400PLC实现自动化控制,是解决PROTOS70卷接机组上述问题的较好途径。
1 SIMATIC S7 PLC系统简介
PLC是一种以计算机技术为基础,专为工业环境设计的数字运算控制装置,具有使用方便灵活,可靠性高,抗干扰能力强及易于维护等优点。它不仅可以替代传统的继电器控制系统,还可构成复杂的工业过程控制网络,已成为当代工业自动化的主流。SIMATIC S7PLC是模块化结构设计,各个单独的模块之间可以进行自由组合,便于用户进行编程和维护;具有多种不同的通讯接口,可通过MPI,PROFIBUS-DP同时与工控机,变频器,分布式IO,阀岛等多个外部设备进行通讯;有多种输入/输出模块及特殊功能模块对信号进行监视诊断和信号处理。
2电控系统设计
S7-400 PLC是整个控制系统的控制主机,PLC根据机组上的传感器所提供的信息来控制机组的运行。PLC通过对输入信号的逻辑运算,产生输出指令来控制外部设备,或通过通讯网络在上位机界面上显示报警和机器状态信息。控制系统框图如图1所示。
2.1电控系统硬件结构设计采用SIMATIC CPU414-2 DP作为控制系统的主站,VE(料机),SE(卷烟机),MAX(接装机)均采用ET200作为远程从站。主站与分站之间通过PROFIBUS-DP进行通讯。其中SE及MAX的从站中采用了高速布尔处理器FM352-5对机组产生的高速脉冲进行识别和处理。FM352-5模块拥有独立的处理器,不占用CPU的系统资源,以并行的方式执行代码从而在扫描时间效率和可靠性上与传统的PLC CPU相比有很大的提高。在硬件接口上它设计有12个高速输入点,输入频率最高可达到200KHz;8个高速输出点,对于电阻负载开关频率最快可达20KHz。由于FM352-5的上述特点,使控制系统在稳定性和控制精度上与改造前相比有明显的提高。
2.2电控系统软件设计控制系统软件包括下位机PLC控制软件和上位机人机界面软件。下位机编程软件采用的是STEP7 5.4,主要功能是完成系统的编程和组态;上位机编程软件采用JAVA,主要功能是实现人机交换界面,把当前机器的运行状态,故障信息显示出来。
2.2.1下位机系统设计,用来完成生产工艺全部任务,其程序总体结构框图如图2所示。系统程序由以下几个组织块及功能块组成:OB块:程序循环块OB1、循环中断块OB35、IO错误诊断块OB83、CPU故障诊断块OB84、机架故障诊断块OB86、通讯错误诊断块OB87。FC块:初始化子程序、安全连锁子程序、故障状态子程序、主驱动速度控制子程序,状态显示子程序。FB块:机组启动/停止子程序、盘纸控制子程序、水松纸控制子程序、拼接头剔除控制子程序、提丝带控制子程序、鼓轮及搓板清理子程序。其中,OB1是主控程序块,它负责当满足一定条件的情况下调用功能块(FC/FB),自PLC运行后OB1循环执行,每个功能块(FC/FB)来完成不同的过程任务。OB83、OB84、OB86、OB87是负责发生硬件故障时如何处理的程序块。
2.2.2上位机系统软件设计,上位机系统设计主要分为系统运行、故障监控、生产统计、系统参数设置和IO监控。上位机系统设计结构如图3所示。
3结束语
PROTOS70卷接机组经PLC电控系统改造后大大降低了原机的元器件数量,PLC模块完全取代了原机众多的电路板和继电器,现场总线的应用极大地减少了配线,简化布局及系统硬件结构,提高了可靠性,降低了故障率,使系统维护更加简单,控制系统更加智能化。采用工控机组态软件使系统操作界面友好,各系统功能协调简洁,便于操作,将原系统的SRM烟支重量控制系统和CIS烟支检测系统统一集成到上位机中,便于系统的统一管理,操作起来更加方便快捷。目前本改造系统已在沈阳卷烟厂运行有一年半的时间。各项功能指标均达到烟厂要求,设备性能稳定,PROTOS70电气改造技术得到了烟厂的认可。
参考文献
[1]许建营.烟草工艺与调香技术[M].中国纺织出版社,2007.
[2]于建军.卷烟工艺学[M].中国农业出版社,2003.
[3]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京机械工业出版社,2005.
[4]胡敏.深入浅出西门子S7-300 PLC[M].北京航空航天大学出版社,2004.
PROTOS 篇6
1 设备供丝原理
PROTOS70卷烟机工作原理:此卷烟设备主要由接装、供料及卷制三部分组成, 其中供料和吸丝成型原理为烟丝经过风力输送进入气封室, 然后能够根据预先设定的参数落入预分配室, 然后由分配室定量将烟丝供给储存室。然后将烟丝通过提升带送入计量料槽内, 利用烟机设备的弹丝辘和针辊将计量料槽内的烟丝均匀地分布到输送带上, 使其形成一个相对均匀的烟丝层。在工作过程中当烟丝离开输送带以后, 在气流的作用下将其送入风室下方的吸丝带上, 而烟条的形成就是通过吸丝带的风机实施完成的。烟条形成后杂质和烟梗就会从气流中分离出来, 落入螺旋回梗机构中, 由输梗器将其送至风分室中, 与此同时可以回收烟丝和烟梗。
2 材料与方法
2.1 材料和仪器
材料选择安阳卷烟厂某品牌的一类烟的成品烟丝 (1 000kg) , 仪器选择型号为HF6000G电子天平, 卷烟综合测试台的型号为QTM08367。
根据以上分析的PROTOS70卷烟机工作原理, 分析出卷烟机的平准器规格、风室内压力P1、回丝量R、烟条输送机内压力P2以及铲丝刀与压紧轮的距离等均对卷烟的空头率有一定的影响。此次试验采用原厂配置的六槽等宽平准器 (L=54mm, T=3mm) , 压紧轮和铲丝刀的距离设置为0.1mm, 然后在SE重量控制参数设定不变情况下, 通过改变风室力压力P1、VE回丝量R以及内压力P2, 采用单因素分析法找到卷烟机对空头率的影响因素。
2.2 试验参数的确定
首先将卷烟室的温度调整在22~26℃范围内, 室内湿度控制在55%~65%范围内, 卷烟机的各项工艺参数设置如下:端头密度剔除限制值为85%, 风室力压力P1设定为5 000Pa, 回丝量R设置为125%, 丝刀以及内压力P2设定为-11 000Pa, 分别依次单独改变设备工艺参数水平, 如表1。将机器实施30min的运行, 每分钟进行依次采样处理, 然后取其空头率平均值[3]。
3 设备的参数调整对烟支空头的影响
从分析过程中我们可以看出, 以上实验中各个设备参数的调整均会对机器的全速运行设备有一定的影响, 我们在分析的过程中每次仅仅修改一个参数, 其他参数保持初始值不变, 然后实施30min的运行, 在此过程中每分钟实施一次采样处理, 然后我们可以从中得到不同参数的给水平的空头率平均值, 然后利用最小二乘法分析对应的数值, 并对其进行数据拟合分析。从分析过程中我们可以看出回丝量系数越大, 卷烟机的烟支空头剔除率越小, 二者具有显著的线性关系;然后我们适当地调整烟丝回丝量系数, 能够改变烟丝在烟条内的充填饱满度, 其对应关系如图1所示, 从图中我们可以看出烟丝多余量会随着针辊系数的增加而增加。所以在分析过程中增加多余回丝量能够有效降低此类型卷烟机的烟丝空头剔除率。但是在实际生产中, 烟丝多余量比例在56%以上时, 烟丝回送的螺旋杆容易发生阻塞等不良情况, 而设备在运行过程中如果不能提高回送螺旋杆烟丝输送量, 回丝系数一般应该小于135%。所以在分析的过程中我们可以设定R的区间范围在125%~135%之间[4]。
从图中我们还可以看出, 当设备烟条输送机内压力为-110Pa时, 卷烟机设备的空头率可以达到最高水平, 而如果设备烟条输送机内压力小于-110Pa时, 此时卷烟机设备的空头率比较平缓。经过分析, 提高输送机内的负压会增加烟丝在输送轨道内壁的吸附力, 这种情况下能够增加烟丝在设备轨道内的摩擦力。设备轨道内的摩擦力增加以后, 经过平准器后能够提高烟丝紧头的滑移现象, 严重的情况下可能会破坏紧头形状。在输送机负压不足的情况下, 生产过程中有些烟丝不能吸附在输送轨道内, 这些没有吸附在输送轨道内的烟丝可能会落入流化槽, 这样容易导致流化槽内出现赌丝现象。所以在实验过程中我们最好选择设备的复杂范围为 (-10500Pa, -9500Pa) 。经过分析我们可以确定风室内压力与空头率之间的关系[5]。
4 结论
通过分析我们发现PROTOS70卷烟机在正常运行的情况下, 其卷烟空头率受风室内压力、回丝量以及烟条输送机内压力的影响, 经过分析我们能够比较直观地看出各个参数变化对卷烟空头率的影响程度。3个影响因素中回丝量对该型号烟丝空头率的影响最大, 其次是烟条输送机内压力和风室内压力。通过这些因素的分析, 我们能够进一步了解PROTOS70卷烟机运行情况, 并对其进行合理的改进, 促进卷烟质量和效率的提高。
摘要：目前我国对卷烟机的要求越来越高, 要求其必须具备完善的系统, 满足不同参数水平下对浩荡卷烟空头率的影响, 提高卷烟质量和效率, 促进卷烟行业的发展。本文主要分析PROTOS70卷烟机设备工艺参数对烟支空头的影响, 进而提出更优的方案。
关键词：PROTOS70卷烟机,设备工艺参数,烟支空头
参考文献
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PROTOS 篇7
目前我厂卷包车间共有PROTOS70机组十五台套, 该设备设计完善, 结构合理, 机械传动平稳, 性能稳定, 操作维修方便, 生产效率较高。
为了提高卷烟产品的质量, 车间于2008年年初在PROTOS机组上全部安装了OTIS即烟支外观检测装置。此装置工作灵敏度较高, 但也出现了安装后剔除轮和检测支架间频繁挤烟的问题, 而安装OTIS前没有出现过挤烟问题, 根据统计安装OTIS后每班次挤烟堆积现象频繁, 下表是工段对1号车和2号车运行6个班次挤烟次数汇总的数据, 从表中可判断挤烟次数较多。
挤烟的频繁发生, 使挤碎的烟丝和卷烟纸粘附在各鼓轮上, 清理费时影响生产效率;同时, 严重堆积时则出现了挤坏剔除轮的设备事故。2008年前3个月因挤烟损坏三台调头轮, 一台调头轮价格10余万元, 损失较大。因此必须采取有效的措施解决挤烟问题。
2 OTIS工作简介
为了分析发生挤烟和严重挤烟损坏调头轮的原因, 需要对OTIS的工作原理进行简单介绍, 下图是OTIS所在轮系示意图。
OTIS装置通过一对对射式光电传感器对烟支外观进行检测, 一个光电管发射出覆盖烟支表面的光, 另一个传感器接收到通过烟支表面的光, 根据强弱不同的光转化为相应的电信号, 可以非常有效的检测出烟支翘边、爆口、外观变形等不合格的烟支, 并在剔除轮上将这些不合格的烟支剔除。
3 安装OTIS后出现挤烟问题的原因分析
在熟悉OTIS所在轮系结构和OTIS工作原理的基础上, 需要分析加装OTIS装置后改动的部件即剔除轮的结构变化, 并对挤烟产生的全过程原因进行分析, 以便找出结构上的的不足和问题产生的机理, 从而为有效的解决问题提供理论和数据上的基础。
1) 安装OTIS后, 为有效检验烟支外观, 更换了剔除轮, 剔除轮的槽深由3mm变为2mm, 则烟支与鼓轮槽的接触面积减小。
由于搓接不好、轮系吸风孔堵塞、烟支交接传递中受挤压等因素导致烟支在运转过程中容易出现变形的情况, 变形的烟支在鼓轮槽中不能将两个吸附点的吸风孔完全覆盖, 则对烟支的负压吸风接触面积减少, 鼓轮对烟支的吸附力减小, 容易导致烟支发生脱落。
2) 脱落的烟支沿着剔除轮旋转的方向部分落入OTIS检测支架和剔除轮之间, 而剔除轮上的烟支与检测支架的间隙为6mm, 间隙较小, 烟支的直径一般为7.8mm左右, 则脱离轮槽的烟支, 部分进入检测支架和剔除轮的间隙后不能顺利通过, 容易发生堵塞, 剔除轮上连续传动的烟支就不能通过, 于是就造成了连续挤塞。
3) 按设备运转7000支/分计算, 一旦烟支挤塞, 则每秒钟有近117支烟在此堵塞, 造成大量烟支迅速堆积, 而原有系统不具备检测挤烟并自动停车控制功能, 这时将发生挤烟, 挤烟严重时损坏调头轮。此时手动停机已经无济于事。
根据以上分析判定有如下三个原因造成挤烟问题的产生:
1) 剔除轮槽深变浅;
2) 剔除轮和OTIS检测支架之间的间隙过小;
3) 系统不具备检测挤烟并自动停车控制功能。
4 改进措施
根据以上分析, 针对三项原因, 分项进行改进:
1) 改进剔除轮结构:考虑增大剔除轮对烟支的负压吸风力。在剔除轮上加工出两排吸风孔, 使每根烟支的负压吸附点由两个增大到四个, 负压吸附力则增大一倍, 这样就能使变形的烟支更牢固的吸附在鼓轮槽中, 克服了鼓轮槽浅易甩烟的缺陷。将该设想提供给机械维修人员进行改进。改进后的剔除轮结构如下图所示。
2) 改进OTIS支架:考虑增大OTIS支架与剔除轮之间的间隙。如图五所示OTIS支架为直板式结构, 中间可以开出槽口, 同时不会影响支撑作用。
3) 增加系统挤烟检测功能, 在检测到挤烟后, 能够自动停车。
思路:从设备上提取DCP脉冲信号、缺烟信号、高速信号等, 利用PLC分析高速运行中所产生的高频率脉冲, 进行计算处理, 提取有用的挤烟信号, 使设备自动停机。
难点:机器在高速运转时每支烟经过传感器的感应时间约6ms左右, 而普通PLC的输入点响应时间至少要8ms, 无法满足需要。经过分析, 我们选用西门子S7-224PLC, 它有四个数字量高速输入端口 (I0.0、I0.4、I1.0、I1.4) , 响应时间在0.2~6.4ms, CPU执行布尔指令的时间只有0.37微秒, 完全可以满足处理高速脉冲信号的需要, 我们将三个高速脉冲信号 (DCP脉冲, 中剔信号, 缺嘴信号) 分别接到I0.0、I0.4、I1.0高速输入端口, 而且它的价格相对便宜, 体积小, 便于安装。
改动后挤烟停机电路图如下:
PLC输入输出分配表:
电源和信号的提取:由于所用到的信号 (DCP脉冲, 中剔信号, 缺嘴信号) 分别处在不同的电源系统中 (不共地) , 所以我们将PLC的公共端口分别接到所对应电源的地端 (见图七) 。利用设备中传感器直流24V电源作为PLC电源;设备运行时, 一个DCP脉冲对应两支烟, 提取B14.3DCP脉冲信号给程序逻辑运算和移位处理;提取中剔电磁阀Y4剔烟脉冲信号, 经光电耦合器A1处理后接到I0.4;由于B18.1滤嘴丢失光电检测在设备高速运行时能可靠地检测经过此处的每一支烟存在与否, 利用该信号可在程序中判断是否挤烟;提取k33.1机器高速运行信号, 可有效去除刚开机时误动作。
具体程序逻辑原理如下:当机器刚开机时, 滤嘴丢失检测B18.1 (I1.0) 不起作用, 烟条进入MAX机组, 滤嘴、水松纸开始投入工作, MAX发送高速运转信号, K33.1 (I0.1) 触发, 程序开始计数, 240支烟后 (该参数可调节) , 投入使用。当切割轮剔除烟支时, 中剔电磁阀Y4 (I0.4) 动作, 程序自动记录并移位, 程序计算DCP脉冲 (I0.0) , 60个脉冲后到达滤嘴检测, 屏蔽B18.1 (I1.0) , 机器正常运转。如果机器运行时切割轮没有剔除信号 (I0.4) , 但连续20个脉冲 (该参数可调节) B18.1 (I1.0) 没有检测到烟支, 则程序判断为挤烟, Q0.0输出, 经过K1控制A35.2K1动作, 触发停机, 显示“搓板挤烟”故障, 避免设备事故的发生。
5 效果检查和影响分析
通过以上的技术措施实施改进以后, 经过一年多的运行观察, 剔除轮与检测支架间挤烟的问题基本上得到了解决。
如上表统计数据, 改进后挤烟次数大幅度减少, 更没有出现因为挤烟损坏鼓轮的现象。
对改进后可能产生的影响进行了分析验证:
1) 外观检测、缺嘴检测和空头检测的传感器共用一个OTIS支架, OTIS支架增开槽口有可能对检测效果产生影响, 但传感器的位置没有发生变动, 并可以定期对检测装置进行校准, 故没有对烟支检测产生不利影响。
2) 剔除轮结构改变, 负压吸力增加, 有可能导致剔除轮上正压吹风对不合格烟支的剔除不彻底。为此, 由车间质检人员出具一周时间的烟支质量检测数据, 对比改进前烟支质量的检测数据, 前后数据没有发生大的波动, 说明剔除轮正压风能够把不合格烟支比较彻底的剔除, 不存在剔除严重不净的现象。
6 结语
在此次技术改进工作中得到了各级领导的关心和支持以及同事们的积极配合, 在此表示衷心的感谢!在分析解决此难题的过程中得到了机械维修人员的帮助, 在此表示感谢。在今后的工作中, 要更加努力的去完善卷接设备的使用性能, 更进一步提高卷烟产品的质量。
摘要：本文针对PROTOS70机组安装烟支外观检测OTIS系统后, 在剔除轮与OTIS支架间出现频繁挤烟, 严重时出现了挤坏透气度检测鼓轮和调头轮的设备事故的问题, 通过对OTIS的工作原理、加装OTIS后的鼓轮结构变化以及挤烟损坏设备的机理进行分析、研究, 并实施技术改进措施, 使挤烟现象和挤烟导致设备损坏的问题得到了较好的解决。
关键词：OTIS,DCP脉冲,挤烟,调头轮,剔除轮
参考文献
[1]PR O TO S操作说明书.
