規模線松垛松靶機和喂料提升機控制改進

肖一博，敬永安，劉俊峰

（1.河南中煙黃金葉制造中心制絲部，河南鄭州 450016；2.河南金瑞香精香料有限公司，河南鄭州 450016）

0 引言

在卷煙廠制絲線的葉片預處理段，打包后煙葉經真空回潮后，仍會存在結塊。為此設備設計廠家在松散回潮前，增加喂料提升機和松垛松靶機設備。使得煙葉通過松垛松靶機后，結塊減少，更加松散，配合喂料提升機，使煙葉的流量更加持續穩定；松散回潮后煙葉的水分和溫度更易控制，在線質量精度得到提高，最終對改善煙絲的吸味，提供可靠硬保障。

1 存在問題

制絲部規模線葉片預混段設備電氣控制采用Profinet現場總線控制技術，但個別設備的具體控制方法和硬件的選用，仍存在缺陷，如松垛松靶機和提升喂料機的控制；提升喂料機容量小，煙葉的緩存能力不足等。而生產過程中，規模線松散回潮機入口煙葉的瞬時流量標準為8000 kg/h，流量大，上述矛盾不可調和，導致規模線松散回潮機入口電子皮帶秤的瞬時流量頻繁中斷，產品質量出現較大波動。鑒于制絲線關鍵區域的設備布局已經定型，對規模線葉片段提升喂料機進行更換的可能性為零，為此，立足于現有生產設備，本著降耗、小投入、大收益的原則，對設備控制開展攻關。葉片段設備分布如圖1所示。

圖1 葉片段設備分布

2 改進方法

規模線葉片段設備，電氣控制系統選用西門子Profinet現場總線技術，主站硬件配置包括西門子Standard PS-400電源、CPU 416-3PN/DP，CP-400通信處理器及SM-400輸入輸出模塊等。松垛松靶機立體視圖如圖2所示，設備本身驅動單元包括中部打輥電機、出口打輥電機及底部輸送皮帶機，尾段靠近翻箱機的下部兩側各有一玻璃透視窗，安裝有一對對射式光電檢測開關。

圖2 松垛松靶機

2.1 硬件方面

如圖3所示，參照松垛松靶機尾段，在其前段下部的兩側開孔并安裝可透光有機玻璃，加裝一對對射式光電檢測開關F。

2.2 軟件方面

通過STEP7軟件，利用現場總線技術，以保證松散回潮機入口瞬時流量連續穩定為目的，對提升喂料機和松垛松靶機的控制進行修改。

2.2.1 提升喂料機底帶M13控制的改進

原控制中，喂料機底帶M13電機的啟動和停止是光電檢測通過光電檢測開關A，B，C和D的共同作用來實現（圖4），其中光電檢測開關A，安裝具體位置如圖5所示。在設備運行過程中，由于光電檢測開關A所處位置潮氣大、粉塵多，即其安裝位置和環境條件的限制，使其檢測結果不能真實反映物料的狀況，何時啟動設備，系統無法做出正確判斷，導致物料不能連續，從而產生斷料；其次，生產過程中，光電檢測開關A的信號出現異常時，維修工作不方便也不安全，因此對喂料機底帶M13電機的控制進行改進，以達到降低設備故障率、縮短故障排除時間和易于維修的目的。

圖3 改進后松垛松靶機

（1）在底帶M13控制中，摒棄原控制中光電檢測開關A的檢測信號。

（2）讀取光電檢測開關B的檢測信號和提升機的運行信號，若提升機的運行信號為“1”，即正在運行，則當光電檢測開關B的檢測信號為“0”，未有檢測到物料，系統啟動底帶M13，向前輸送物料；而當光電檢測開關B的檢測信號由“0”跳變為“1”，檢測到物料，或提升機的運行信號為“0”，即停止運行，則系統發出指令，底帶M13停止。

圖4 喂料提升機檢測開關

圖5 光電檢測開關A安裝位置

（3）針對喂料機進料端的物料厚度計算，舍棄原來采用FB25及其背景數據塊DB920的控制模式，采用更加簡單直接的判斷方法。具體方案：讀取光電檢測開關B，C，D的檢測信號，當光電檢測開關B的檢測信號為“0”，未有檢測到物料，而系統檢測到光電檢測開關C，D的檢測信號同時為“1”，并且保持2 s時，可編程邏輯控制器發出指令，底帶M13啟動，向前輸送物料；若光電檢測開關B的檢測信號由“0”跳變為“1”，檢測到物料，則系統經5 s延時后，發出指令，底帶M13停止。

2.2.2 松垛松靶機底帶電機M12控制的改進

改進前，在自動控制模式下，規模線葉片段設備組合啟動后，若對射式光電檢測開關E的信號為“1”，其檢測區域內的光路被遮斷，翻箱機則處于等待翻箱狀態；當對射式光電檢測開關E的信號為“0”，檢測到松垛松靶機內相應區域內沒有煙葉時，翻箱機則正向翻起，將葉片從料箱倒入松垛松靶機內。葉片進入松垛松靶機內后，如圖4所示，若提升喂料機的對射式光電檢測開關C的信號狀態為“0”，未檢測到物料，則松垛松靶機底帶電機M12保持運行狀態，將底帶上的葉片向前輸送，進入提升喂料機；反之，若其信號狀態為“1”，則系統做出判斷并發出指令，松垛松靶機底帶電機M12停止運行。

實際應用后發現，上述控制方式，存在著弊端，可使倒入松垛松靶機內的、相鄰兩箱葉片之間產生空隙，且空隙會逐漸增大，最終導致葉片在松散回潮機入口的電子皮帶秤上不能連續，出現斷流。針對故障產生原因，改進設備控制系統，重新設置底帶電機M12的啟動和停止條件。

（1）在程序中將原控制支路，即數據位DB211.DBX156.3所在支路，進行屏蔽。

（2）設置底帶電機M12啟動條件。①在可編程邏輯控制器掃描的每個周期，若系統檢測到光電檢測開關E或C中的任一檢測信號為“1”，即未檢測到煙葉，則底帶電機M12啟動，向前輸送煙葉；②翻箱機喂料完畢的標志位，即DB245.DBX1901.4，每次由“0”跳變為“1”時，底帶電機M12啟動并保持運行10 s，將煙葉盡量向提升喂料機輸送，以保證所需流量的持續和穩定。

（3）設置底帶電機M12停止條件。若圖3中新增光電檢測開關和圖4中光電檢測開關C的檢測信號同時為“0”，都檢測到煙葉存在，則經11 s延時后，系統發出指令，底帶電機M12停止運行。

3 改進效果

規模線松垛松靶機和喂料提升機的控制經過改進后，效果顯著。降低了設備的故障維修難度，縮短了設備的維修時間，設備故障的排除時間由30 min/次左右縮短到5 min/次左右，因其控制不完善而帶來的斷流次數為0，設備的維護更加方便，生產進度和產品質量進一步得到保障。