GDX2 鋁紙自動拼接系統升級改造

李萌輝

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

GDX2 包裝機組是20 世紀90 年代引進的煙支包裝設備，隨著機電一體化的快速發展，原有的鋁箔紙換紙裝置已經不能滿足生產的要求，每次換紙過程比較復雜，對操作工的熟練程度要求較高，嚴重制約設備效率的提高，因此對現有的包裝設備的鋁箔紙拼接系統做進一步的研究，發現現有的包裝設備拼接系統存在以下的問題：

（1）每次拼接后存在拼接位置不準確的問題，比如這次拼接可能短一點，下次拼接可能長一點。

（2）拼接偶爾會有失靈的情況發生。

（3）拼接后車速度慢，提速提不起來。

（4）最重要的一點，維護非常麻煩，調整一次時間較長，效果不理想，設備不穩定。

基于以上現有的拼接系統存在的缺點，有必要對它進行升級改造，更好的提高設備的穩定度，降低生產勞動強度。

1 問題分析

原自動拼接系統主要解決的是自動拼接的問題，能減輕勞動強度，但是設計之初考慮的問題不夠全面，給以后的維護帶來很大的麻煩。

原系統切刀的動作全靠接近開關，同時可一通過定時器控制，由于接近開關定位不精確，以及定時器相對于車速來說本身就是一個不穩定的因素，因為隨著車速的快慢變化，但是定時器值就不能同時跟隨改變，必然造成拼接鋁紙長度的變化不一，為此就要調整PLC（Programmable logic Controller，可編程控制器）上的電位器，但是這個電位器調了多少不知道，并沒有給出反饋的量，就會出現紙長了或是紙短了的現象，完全靠隨機調整。可編程控制器上的電位器如圖1 所示。

圖1 可編程控制器上的電位器

2 改進方法

針對以上分析的問題，主要采用以下改造方案：

2.1 選用高分辨率歐姆龍1000P 編碼器

選用高分辨率歐姆龍1000P 編碼器實現精確定位功能，再利用S7-200PLC 的22 kHz 的高速計數器功能，運用PLC 內部的函數計算功能計算出實際角度，不用依靠接近開關的定位，選用高分辨率編碼器更精確更可靠。每次拼接實現位置唯一，不隨車速變化而變化。

2.2 使用人機界面

使用人機界面，可以在觸摸屏上更改參數。增大或減小拼接后鋁紙的長度（大概1 mm/2°）。在穩定拼接的范圍內（0～100包/min）不受車速高低的影響。修改參數快速、穩定可靠。人機界面更改參數如圖2 所示。

圖2 人機界面更改參數

2.3 新系統組成及接線圖

新鋁紙自動拼接換紙裝置，在滿足基本功能的前提下，盡可能不改變原機狀態，在滿足基本功能的前提下利用原機信號、使整體裝置簡化。該裝置主要由外部傳感器、可編程控制器、驅動元件、氣動元件、換紙機構和切紙機構組成，新系統組成及接線如圖3 所示。

圖3 新系統組成及接線

2.4 PLC 程序編寫

根據工藝流程進行編寫PLC 程序：PLC 接到左盤（或右）鋁紙使用完信號時，經程序處理使機組運行速度由正常車速降低到拼接時所需自動拼接的速度，從左（或右）盤切斷正在運行的鋁紙，同時電磁離合器也從左（或右）盤轉換到右（或左）盤。程序設計時，保留手動拼接過程。高速計數器部分程序如圖4 和圖5所示。

圖4 高速計數器部分程序

圖5 寫計數器預置數值和方向部分程序

2.5 新拼接裝置的特點

（1）裝置實現GDX2 包裝機組鋁紙切割、紙盤轉換自動化操作，編碼器及高速計數器的運用也方便了參數準確調整。

（2）裝置參照原機檢測信號，連接設備為可編程控制器，與原設備集成，達到獨立控制、整體協調的效果。

（3）使用觸摸屏，設備運行狀況能在界面上一目了然。故障信息判斷處理簡單，在屏幕上顯示故障，顯示屏可顯示程序運行步驟點位，處理問題看屏幕可以準確判斷故障原因。人機界面顯示故障如圖6 所示。

圖6 人機界面顯示故障

3 改造效果

GDX2 鋁紙自動拼接系統升級改造后，當檢測到鋁箔紙卷需要更換時，機器能從高速運行狀態降低到拼接所需速度完成自動拼接，一次拼接成功率達到100%，提高設備的有效作業率，降低操作工的勞動強度，受到操作工的一致好評。