叉分机刀架下行控制功能的优化

张表一 孙钦兰 仲崇宝

摘 要：本文主要针对某生产加工企业的叉分机设备在运行中存在的问题与隐患进行了分析与探讨。通过修改控制程序，增加叉分机刀架下降运行超时报警与控制功能，并编制报警系统以及后续处理程序；增加刀架设备运行的健康诊断功能，通过监控刀架变频器运行电流的变化，来动态分析刀架装置的负载变化，能及时发现刀架运行过程中存在的问题，给设备故障诊断与维修提供依据。

关键词：控制；程序；检测；健康诊断

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.019

1 前言

某生产企业真空回潮生产线的在线叉分机是这条生产线上的重要设备，一般采用三叉四块的方式用于对整烟块的在线叉分。叉分机一旦出现故障，将会影响整条真空回潮线生产的顺利进行。

2 叉分机设备工作原理简介

真空回潮线的电控系统采用西门子PLC控制，通过在工控机上运行INTOUCH程序实现人机对话操作及信息显示。叉分机工作时，装载在不锈钢烟箱内的整烟块会随着烟箱进入叉分机内部下方的输送辊上，由程序自动控制相关机构动作，采用三叉四块的方式，对整烟块进行在线叉分。当拆刀下行到叉分位时，驱动电机M17停止运行，叉分机构在叉分气缸的驱动下在水平位置动作，将整烟包叉分为三刀四块。随后拆刀上升并在水平位置复位后，烟箱装载着叉分后的烟块自动从叉分机出口进入下一工序做真空回潮处理。

3 问题的提出

在实际运行过程中，叉分机设备经常出现因刀架下行阻力大，驱动电机M17长时间运行不到位的情况。此时会造成刀架持续加力，控制刀架运行的变频器以及运行机构长时间超负荷运行，易造成刀架运行机构变形、变频器过热损坏等故障。

因为刀架的驱动与运行装置均安装在叉分机内部顶端， 一旦出现设备损坏或故障，常规巡检很难发现。出现故障只能进行事后维修。但可以通过监控变频器的电流变化情况来判断负载运行状况，实现预防性维修。

4 原因分析

通过分析叉分机控制程序与动作过程发现：叉分刀架电机M17由变频器驱动，其上升、下降及变速由各个位置的到位检测开关控制。只有当系统检测到刀架（拆刀）下行到达叉分位时，驱动电机M17才会停止向下运行。否则， 只要因为各种原因导致控制系统检测不到叉分位的到位检测信号，驱动电机M17就会一直保持下行运转状态，从而会出现上述故障隐患。

5 问题的解决

经过综合分析，本文提出问题解决方案是：在不改变硬件设备的情况下，通过修改设备控制程序的方法来解决这个问题。

5.1 修改程序对拆刀下降是否超时进行自动判断

在叉分机的PLC程序中增加程序段，主要用来实现对拆刀下降是否超时进行自动判断，自动判断结果通过标志位M18.2的状态输出。

当拆刀开始下降时，延时继电器T32开始延时。如果延时时间小于12秒，则程序会判断拆刀运行正常，M18.2复位输出；当拆刀下降持续输出时间超过12秒时，程序会自动判断拆刀运行下降超时，此时标志位M18.2置位输出。在刀架停止下降后，T32自动复位。M18.2可以通过“故障复位”按钮进行确认后复位。

5.2 程序中增加拆刀下降超时次数统计功能

此功能主要通过一个“加”计数器来实现。每当出现一次下降超时，计数器自动增加一次计数值。为确保故障查询数据的准确性，计数器只能由技术人员通过编程软件复位，但是其计数值可以随时在人机界面中查询。增加此功能主要是为了故障查询与设备健康诊断时更加方便地做出判断。

5.3 程序中增加拆刀下降超时后续处理功能

在叉分机控制程序中，增加拆刀下降超时后续处理功能与拆刀下降超时声光报警功能，把拆刀下降超时延时继电器T32、下降超时标志位M18.2分别参与相关逻辑控制，控制叉分机完成后续动作。这样，当拆刀下降超时以后，程序会控制刀架自动上升、拆刀收起，烟箱装载着整烟块通过链式机自动输送到叉分机后的链式机上，并保证后面的烟箱不会自动进入叉分机。此时，必须由人工检查处理后，在操作面板通过“故障复位”按钮进行确认后复位，叉分机继续正常运行。

5.4 确定拆刀下降超时报警时间

通过现场观察对拆刀下降用时进行统计，其平均用时8.1秒。取1.5倍的加权系数并取整，最终确定拆刀下降超时报警时间为12秒钟，即延时时间继电器T32的延时时间设定为12秒。

5.5 增加报警提示信息显示与诊断功能

通过组态INTOUCH人机界面程序，增加报警提示信息显示与诊断功能、刀架电机电流的实时与历史趋势显示功能。当刀架下降超时报警时，会在主画面中显示“刀架下降超时！”的红色报警提示，此报警可以通过“故障复位”按钮进行确认复位。

6 結束语

通过优化控制程序，增加刀架设备运行的健康诊断功能。在发生故障时能及时报警停机，保护设备免受损坏。并能利用监控到的变频器电流，来动态分析刀架装置的负载变化情况，给设备维修与巡检提供依据，及时发现设备隐患，从而可以有效克服因为刀架处于叉分机上端内部不易及时发现设备故障隐患的弊端。

参考文献：

[1]刘君华.传感器技术及应用实例[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]崔坚，赵欣，任术才.西门子S7可编程序控制器编程指南[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[3]马志溪.电气工程设计[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]王文斌.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

作者简介：张表一（1973-），男，本科，工程师，工业电气自动化专业。