基于PLC的YB95A條外透明紙獨立運行電控設計

雷韌，焦軍鋒，王鴻，周寶民，羅文成

[摘? ? 要]? 解決軟盒YB95不能獨立運行的問題，將軟盒YB95改造為硬盒YB95A條外透明紙包裝機，滿足條盒外透明紙獨立包裝的控制需求。原YB95條外透明紙包裝機的電氣控制是基于MICRoII系統的電柜實施，因此需要設計一個獨立的電控系統。文章采用的是PLC控制，設計編寫PLC程序，大大降低了改造成本。結果表明改造后的設備運行穩定，完全滿足生產包裝需求，同時為企業節省了成本。

[關鍵詞]YB95A;條外透明紙;獨立運行;PLC;變頻器

[中圖分類號]TS43 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–000–03

Electric Control Design of yb95a Strip Outer Transparent

Paper Independent Operation Based on PLC

Lei Ren，Jiao Jun-feng，Wang Hong，Zhou Bao-min，Luo Wen-cheng

[Abstract]To solve the problem that the soft box yb95 can not operate independently， the soft box yb95 is transformed into a hard box yb95a transparent paper packaging machine outside the strip box to meet the control requirements of independent packaging of transparent paper outside the strip box. The electric control of the original yb95 strip outer transparent paper packaging machine is implemented based on the electric cabinet of MICROII system， so it is necessary to design an independent electric control system. This paper adopts PLC control， designs and compiles PLC program， which greatly reduces the transformation cost. The results show that the reformed equipment runs stably， fully meets the production and packaging needs， and saves the cost for the enterprise.

[Keywords]yb95a; transparent paper outside the strip; independent operation; PLC; frequency converter

為了滿足企業需求，實現條盒透明紙的獨立包裝運行。目前國內已有部分企業對其研究改造，比如，利用原T20包裝機進行改造，成功研制了條外透明紙包裝機，但只能完成軟質條盒產品的包裝。將原ZB45進行改造，實現YB95A的獨立運行包裝，目前還沒有將軟盒改為硬盒YB95A條透包裝機的產品。ZB25包裝機組由YB25、YB55、YB65、YB95四部分組成，它們的電氣控制部分集成在一個電柜中，成為一個不可分割的整體。因此，YB95部分要改造為YB95A并獨立運行，不僅要增加條盒動力輸送裝置，改變氣路，還需要研究設計獨立的電控系統。

1 存在問題

改造成YB95A后，要具有的功能有熱燙封，溫度設置，故障的檢測與顯示，安全防護，外包材料脫離，加熱器延時張開，變頻驅動調速，來料位置檢測，手動盤車，外觀美容等。為了實現以上功能，要合理規劃研究設計出獨立的電控系統，制作獨立電控柜，對CPU、變頻器、變壓器等電器元器件進行選型、安裝、編寫設計軟件程序，進行軟件硬件的聯機調試。實現YB95A獨立包裝，穩定運行的要求。

2 設計思路

采用西門子PLC300作為主控制，分別由電源、主控制器PLC、變頻調速系統、安全回路和急停回路、故障檢測與顯示系統、加熱器控制系統形成總體控制系統圖，如圖1所示。繪制電氣控制原理圖，編寫設計PLC程序;設計每部分實現的方式;制作獨立的電控柜、合理布線安裝;最后和機械設備裝置實現聯機調試，達到硬盒透明紙包裝要求。

2.1 電源部分

根據設備的功能，電源部分計劃分為三路：第一路是380 V，給電動機的運行提供動力;第二路110 V，給加熱器的電熱管提供電源;第三路為24 V，給檢測器和PLC提供電源。由于加熱器的電熱管直接安裝在設備上，為了滿足安全要求，110 V的電源必須采用隔離變壓器進行供電。考慮變壓器空載合閘時的勵磁涌流，選用20 A空開Q4作為變壓器短保護，并在程序設計中，將加熱器延時上電，因為加熱設備功率較大，若上電同步啟動，容易引起變壓器跳閘現象如圖1所示。

2.2 變頻調速系統

變頻調速控制系統由PLC、變頻器、電位器和繼電器組成，如圖2所示。主輔變頻器采用的是丹佛斯FC300，功率大小依據電機功率選型，分別選用的是3.3 kW和0.75kW，電機在運行過程中，通過調節電位器大小來控制變頻器U1的輸出頻率，從而調節速度。進料電機控制系統由PLC、變頻器U2和繼電器組成，考慮到設備高速和低速運行時進料的速度不同，通過變頻器參數5-13設置端子29為預置0，當設備正常開機時，PLC輸出高信號到29號段子，高速運行，速度設置3-10（1）100%，其余狀態下，來料速度為低速運行，速度設置3-10（1）50%。

2.3 安全回路和急停回路

由主開關實現主回路的短路保護;由斷路器和變頻器共同實現電動機的欠壓，缺相和短路保護;由空開實現電熱管和電源部分短路保護。急停回路能有效中止突發事件的發生，一般情況下，由急停按鈕，防護開關和電機抱閘裝置組成緊急停車回路，當操作人員發現突發事件時，按下急停按鈕，設備就會緊急停車，避免造成人身傷害和設備損壞。如圖2所示，KA14是夾鉗和切刀防護罩繼電器的常開觸點，KA13是面板、入口和出口急停電路的常開觸點，只有防護罩和急停回路都正常時，電機才能有使能信號。

2.4 故障檢測與顯示

當設備出現故障時，傳感器就要將信號反饋到PLC，經過程序處理后，設備應立即停車并顯示故障信息，體現操作人員進行處理故障。故障檢測與顯示系統由PLC、檢測元件、繼電器和LED燈組成。當檢測元件信號發生變化時，PLC輸入信號狀態改變，PLC程序判斷若為故障，則輸出停機信號，同時故障信號鎖存，輸出相對應的故障指示燈信號。故障解除后，按下復位按鈕，故障指示燈熄滅。為了方便查看設備故障，將所有故障指示燈集成在一個面板上，就要設計增加檢查指示燈正常與否的按鈕，按下此按鈕，所有指示燈亮。故障輸出顯示如圖3所示。

2.5 CV加熱溫度傳感器及PID控制

根據卷煙產品的質量和工藝要求，設備需要三組加熱器，分別為CV加熱器、出口美容器和頂部美容器。溫度傳感器和PID控制器的選型，直接關系到加熱器溫度控制的精度。加熱器的溫度控制系統由溫度采集、溫度PID控制和溫度調節部分組成，溫度采集部分含有溫度采集模塊和熱電阻測溫元件。操作工通過人機界面設置加熱器的工作溫度，同時機身上的測溫電阻通過測溫模塊和總線將各加熱器的即時溫度反饋至CPU，CPU根據各加熱器的設定值與反饋值差異，控制固態繼電器接通、斷開，使加熱器在動態調節中達到設定溫度。

2.6 軟硬件的安裝調試

軟硬件的安裝調試要滿足設備正常生產需求，應具有熱燙封功能、溫度設置功能、透明紙檢測功能、拉線檢測功能、煙條檢測功能、提升通道堵塞保護功能、故障顯示功能、安全防護功能、外包材料脫離功能、加熱器停機延時張開功能、還要具有變頻驅動調速功能、來料位置檢測功能和外觀美容等功能。通過軟硬件的聯調，設置合理的軟件程序（圖4）和變頻器參數，調整硬件，以達到驗收標準。

3 結論

設備改造完成后，采用PLC控制的電控系統，設計制作獨立的電控柜，方便設備的搬遷，推廣使用，節省成本;設備電機運行速度可調節，提升了條盒透明紙包裝的工作效率，減少了人工包裝的勞動強度;故障檢測與顯示功能，方便維護，提高設備的有效作業率;外觀美容等功能的添加，使得產品的外觀質量得到保障。

參考文獻

[1] 王偉琦，包俊.YB95A條外透明紙包裝機獨立運行設計[J].煙草科技，2013（12）：28-30.