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卷烟存储输送装置YF17链板稳定系统
作者:王玉芬
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摘要:分析卷烟存储输送装置YF17链板抖动的原因,提出解决方案。介绍PLC、伺服电机及驱动器在烟机中的运用,以及系统的配置与工作原理。
关键词:YF17;链板;伺服驱动器;伺服电机;PLC

1 背景简介

YF17卷烟存储输送装置主要用于卷接包生产线上,将卷烟机与包装机柔性地连接起来,完成烟支的自动输送、存储和缓冲调节任务,使卷接包生产线实现高速自动化。它由5大部分组成,即提升机、高架输送器、下降装置、存储器、电控柜,如图1所示。

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提升机的取样部分由一套伺服控制系统驱动;垂直提升部分和高架输送器由另一套伺服控制系统驱动;斜向通道和存储器分别由一套伺服控制系统驱动。提升机和高架输送器采用瑞典进口FLEXLINK工程塑料链板,完成将烟支从卷烟机出口输送到包装机上部下降装置入口的工作。提升机采用链板输送结构,利用大转弯半径转弯,转弯内半径可达405mm。烟支的转弯提升采用角速度同步方式进行,内带是进口软平皮带,外带与左提升带为同一条链板输送带,使烟支转弯提升平缓过渡。

但由于垂直提升部分与高架输送部分的链板共用一个电机拖动,电机拖动的链板太长,有时会引起链板抖动,出现烟支跌落、搓挤和断头现象。本课题要解决链板抖动问题,保证烟支在烟道内松紧适度,无滚动和搓挤现象,提高机器的稳定性,保证烟支的输送质量。

2 改造方案

YF17是许昌烟草机械有限责任公司最为畅销的机型之一,结构简单,性能良好并且操作容易。针对链板抖动是由电机拖动的链板太长而引起的,提出改造方案如下(见图2):

(1)由于垂直提升部分A和高架输送部分B使用的是同一条链板,链板长度长达10m,造成链板在运动过程中有抖动现象出现。我们将垂直提升部分A和高架输送部分B分别由2条较短链板拖动,链板长度更改为4m和6m。

(2)由垂直提升部分A与高架输送部分B的链板共用一个电机拖动更改为分别由2个电机拖动。在位置C增加了一个电机拖动A,原有电机只需拖动B。原有提升电机的主动轮齿数为11齿,增加的电机C主动轮齿数为16齿(11/16=0.727),所以在卷烟机速度一定时,电机C的转速只有原有电机转速的0.727倍。

(3)垂直提升部分A与高架输送部分B分别由一个电机控制,垂直提升电机的速度参数可在控制面板上设定,高架输送电机的速度与原速度一致。2部分的速度比能够进行微小调节(0.9~1.1)。烟层厚度h可以根据需要进行调整,通过调整垂直提升电机和高架输送电机的速度达到我们的要求。其公式为:烟层厚度h=卷烟机速度V°/链板速度V

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3 硬件选型

PLC主站采用西门子公司的S7-300系列PLC为主站;伺服系统选用法国施耐德电气公司的LEXIUM17D 系列伺服控制系统;电机选用法国施耐德电气公司的SER3BA4L5SRAB型。

4 软件编程

本系统电气部分采用Profibus-DP通信技术,在主站和从站之间采用轮循的通信方式,主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信。Profibus FMS(Fieldbus Message Specification)定义主站和主站之间的通信模型,主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。

主站采用西门子PLC模块315-2DP,从站为5个轴伺服系统,通信速率设定为500k。系统接口配置如图3所示。

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主站与从站的通信是很复杂的问题,我们把通信程序做成一个功能块(见图4),才能完成数据的读写。

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速度转换程序块:

A M 1900.3
JNBM001
L MW 1620 //提升电机烟支速度
ITD
DTR
L MW 1906
ITD
DTR
*R
L 1.000000e+002
/R
TRUN C
T #TEMP3
T MD 1924
ITD
DTR
L 1.789570e+003 //速度转换
*R
TRUNC
T #TEMP1
JU M002
M001: L L#0
T #TEMP1
M002: NOP0

伺服接口操作程序块:

A M 1900.1
= L 12.0
BLD 103
A M 1900.2
= L 12.1
BLD 103
A M 1900.4
= L 12.2
BLD 103
A M 1900.5
= L 12.3
BLD 103
A M 1900.6
= L 12.4
BLD 103
A M 1901.0
= L 12.5
BLD 103
CALL FB 205 , DB235
IN0 :=9
IN1 :=225
IN2 :=374
IN3 :=L12.0
IN4 :=L12.1
IN5 :=L12.2
IN6 :=L12.3
IN7 :=L12.4
IN8 :=L12.5
IN9 :=#TEMP1
OUT10:=#TEMP0 //伺服接口模块操作
OUT11:=MW1910
OUT12:=MW1912
OUT13:=M1902.2
OUT14:=M1902.0
UT15:=M1902.1
OUT16:=M1902.5
OUT17:=M1902.4
OUT18:=M1902.7
NOP 0

实际速度显示:

L #TEMP0
DTR
L 7.152557e-003
*R
T MD 1914
L MW 1304 //提升烟支速度(支/分)
ITD
DTR
L MW 1906
ITD
DTR
*R
L 1.000000e+002
/R
TRUNC
T MW 1940

5 效果检验

改造后的YF17卷烟存储输送装置已用于黔江卷烟厂生产中,一年来的实践证明,该系统链板运行平稳可靠,无抖动与爬行现象。烟支在烟道内松紧适度,无滚动和搓挤现象,保证了烟支的输送质量,得到烟厂一致好评。具体情况如下:

(1)链板长度改为4m和6m,比原来的10m大大减少,链条抖动现象几乎不再出现。

(2)垂直提升部分A与高架输送部分B分别由一台电机提供动力,电机所受扭矩减少为原来的0.5倍,有效输出功率降低,电机的运行曲线更加稳定。

(3)烟层厚度h可以根据需要,通过调整垂直提升部分A与高架输送部分B的速度来达到要求,方便了烟厂用户。

参考文献
[1] 王永华,等. 现代电气控制及PLC应用技术[M] . 北京:北京航空航天大学出版社,2002
[2] 刘军锋,万淑芸,等. 交流伺服系统的开放式接口设计[J]. 机械与电子,2002(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (9/19/2011)
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