PASSIM盘纸拼接功能优化设计

2015-11-16王建新

中国科技信息 2015年2期

王建新

PASSIM盘纸拼接功能优化设计

王建新

安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂

原PASSIM设备盘纸拼接时盘纸离合器启动电压与加速时间难以调整，造成备用盘纸拖纸量多（原技术说明书要求拖纸量37米），盘纸剩余量多；本项目主要研究内容是通过对电路的改造，重新设计功能电路板和优化软件程序设计，拟采用伺服电机及PLC控制，来实现对盘纸拼接过程的精确控制。以克服原设备盘纸拼接过程中，拖纸量多，剩余量难控制的缺点，达到设备运行中的节约发展目的。

1 PASSIM盘纸拼接原理及拼接方法

卷烟机盘纸供纸装置是为卷烟机卷制部分连续不断提供卷烟纸带，并使其线速度与布带、烟丝束线速度一致；并采用自动接纸装置实现不停机换纸，提高设备的有效作业率。盘纸供纸装置可分为两部分：盘纸直径检测装置和拼接装置。

1.盘纸直径检测装置，目前各卷接机组采用以下几种形式：

1.1.机械臂检测方式：调节盘纸剩余量时仅需要调整传感器的位置即可，但机械臂检测波动的范围较大，控制精确较差。

1.2.反射式光电传感器方式：光电传感器来测量盘纸剩余量，调节光电传感器位置来测量盘纸剩余量，光电传感器位置不好调整；由于盘纸运行不平稳而导致稳定性差。

1.3.脉冲盘方式：光电开关或接近开关等感应纸盘轮转速的脉冲数，通过测定盘纸转速并与测速器测得的主机速度比较，即可确定目前运转中的盘纸的直径。

2.拼接装置采用以下形式

2.1.ZJ19E（PASSIM）拼接方式：在盘纸和印刷装置间设置一自动接纸器和两个纸库，当在用盘纸运行时，待用盘纸安装到位，当检测到在用盘纸将用尽时，接纸程序开始启动，旋转气缸控制胶带架到两条纸路之间，使拉纸辊与供纸辊保持同步离合器上的电压升高，加速新盘纸，当两盘纸运行速度一致时，启动拼接，接纸气缸活塞杆伸出，使接纸辊动作，带动切刀砧座同一方向移动，接纸胶带把新、旧卷烟纸连接起来，前切纸刀切断旧卷烟纸，后切纸刀切断纸库内的卷烟纸，接纸气缸活塞杆缩回，新卷烟纸投入使用，胶带架复位，等待下一个接纸程序。

2.2.YJ17拼接方式：在生产过程中，备用盘纸在供纸装置上装好后，在送胶纸板上贴上双面胶纸并使其旋入到工作位置由锁紧臂将其锁紧，接纸准备工作完成。当供纸装置左边纸盘轮上的在用盘纸直径减小到设定值（由接近开关与电控系统控制）时，加速辊的电动机立即启动，使右边纸盘轮的备用盘纸加速运转，一旦备用、在用盘纸的卷烟纸线速度达到同步（由接近开关测定），气缸、电磁阀立即动作，使支架向下迅速转动，在其旋转过程中，新、旧卷烟纸被双面胶带纸粘上，与此同时，上断纸刀将在用盘纸上的卷烟纸切断，下断纸刀将备用盘纸的多余卷烟纸切断；送胶纸板向外旋出，而导纸辊在气缸、拉杆作用下向右摆动，切断后的卷烟纸立即被放松，加速辊上的电动机停止运转，整个接纸过程完毕。

2.3.静态拼接方式：在生产过程中，在“在用盘纸“和”待用盘纸“都处于相对静止不动的情况下的拼接称为静态拼接，对于高速机组来说，信号抖动和干扰比较大，拼接成功率不好，高速设备不常采用此种方式。

为了提高盘纸拼接时的稳定性和尽可能的减少消耗，现在卷烟机多用PLC和伺服驱动系统装置使盘纸拖纸量和盘纸剩余量在拼接过程后尽可能少，控制精度尽可能更高。

2 PASSIM盘纸拼接功能优化设计

通过对ZJ19E（PASSIM）设备的分析，参考先进设备的改进思路，针对该卷接机组盘纸拼接控制单元设计存在的不足，通过对先进设备分析，本项目将主要进行以下研究和试验。

盘纸拼接伺服驱动系统的设计

盘纸拼接系统伺服驱动的控制原理是一套独立的控制单元，它是在卷烟机传动轴上安装一个轴编码器来采集卷烟机速度信号，将卷烟机速度信号送至新增的PLC与另一路卷烟机拼接信号进行比较后，输出斜坡电压信号传输到伺服控制器，伺服电机驱动备用盘纸逐渐加速，以达到与运行盘纸一致的线速度完成拼接动作过程。控制框图如图1。

图1 系统控制框图

伺服电机的选型

伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。

伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

脉冲盘优化设计

原设备盘纸直径检测每圈产生8个脉冲，但烟枪需64个脉冲才产生复位信号，即每个烟枪脉冲走纸140mm。盘纸的直径计算是由烟枪脉冲于盘纸脉冲的比值来决定，即64个烟枪脉冲时段内的盘纸脉冲数就是盘纸直径的预设值。由于盘纸的初始状态，烟枪脉冲，盘纸脉冲的初始值不一定，在烟枪预设置脉冲对盘纸脉冲复位时，盘纸脉冲数计数可能刚好达到预设置。亦可能刚好不到预设置，此时就要重新计数，到计数达到预设置才进行拼接，这就造成直径计数的误差，误差在一个复位脉冲内所走的盘纸量。一个复位脉冲时间所走的纸140mm ×64=8960mm=8.96米。这是在盘纸的其他条件都在理想状态下的最大理论误差纸，如果盘纸的纸圈大小不一致，纸的厚度误差，盘纸运行中的抖动等都会加大这个误差值。针对以上误差的对策是提高计数误差。具体做法是提高计数精度，缩短计数周期。可以提高烟枪脉冲和盘纸脉冲的速度，使之计数周期变短。

PLC控制程序的设计

原设备软件程序不能实现以上功能，需要重新设计一套PLC程序来实现本项目对盘纸拼接过程的控制。因此我们采用卷烟机烟盘纸拼接伺服装置，主控制器向运动控制器发送卷烟机烟纸拼接命令和从运动控制器接收同步跟踪状态信息；编码器与设备联接，获取设备的运行速度；伺服电机与备用盘纸驱动辊相联接，驱动备用盘纸；通过编码器采集运行盘纸的即时速度信号，经过新增的PLC采集处理，并将斜坡电压信号传输到伺服控制器，伺服电机驱动备用盘纸逐渐加速，以达到与运行盘纸一致的线速度完成搭接动作。采用了本实用技术方案，对被加速的待用盘纸的卷纸线速度可以进行有效控制，精度高、同步性好。确保了被加速待用盘纸逐渐加速，以达到与运行盘纸一致的线速度状态，提高了卷纸拼接的稳定性，降低了故障頻率。因拟采用卷烟机烟纸拼接伺服装置，主控制器向运动控制器发送卷烟机烟纸拼接命令和从运动控制器接收同步跟踪状态信息；同步编码器与正在使用的盘纸架连接，获取正在使用的盘纸设备的运行速度；伺服电机与备用盘纸设备连接，驱动备用盘纸设备；运动控制器还与同步编码器连接，获取正在使用的盘纸设备的运行速度；运动控制器还与伺服电机连接，控制伺服电机运转。本技术方案，速度同步跟踪精度高，盘纸拼接过程不再受机器速度影响，可实现高速换纸的功能，而且由于拼接过程卷烟速度没有变化，提高了卷烟质量的一致性。