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一. 概述
硬盒香煙包裝機(jī)是一臺由1萬多個零部件組成的高度自動化的生產(chǎn)機(jī)械。
自90年代初開始，我公司就已經(jīng)為國家煙機(jī)總公司指定的唯一一家生產(chǎn)廠配套制作以三菱PLC（當(dāng)初使用F1-60MR）為核心的電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了整機(jī)控制國產(chǎn)化。
近十年來，隨著生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，香煙市場的不斷變化，為了適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，主機(jī)生產(chǎn)廠家在提高和完善機(jī)器性能的同時又開發(fā)出了許多新的品種機(jī)型。除常見的20支包裝的香煙外（盒內(nèi)按7，6，7支三層排列），雙十支扁盒，雙8支扁盒型，以及高速機(jī)型等等。而PLC控制系統(tǒng)在靈活適應(yīng)這些變化的同時，也把新的技術(shù)新的性能應(yīng)用到所開發(fā)的產(chǎn)品中。如反映生產(chǎn)流程的顯示系統(tǒng)，由最初的單片機(jī)模擬顯示盤，改為彩色CRT顯示，然后又發(fā)展到當(dāng)前的人機(jī)界面多功能顯示器。利用PLC的通訊功能和高級指令把上位機(jī)PLC及顯示器聯(lián)接成一有機(jī)整體。因此產(chǎn)品受到用戶，特別是操作工人的歡迎。數(shù)百臺此類包裝機(jī)工作在全國幾十家大中小型卷煙廠的生產(chǎn)線上。
二. 系統(tǒng)簡介
1．系統(tǒng)方框圖（圖2）
控制系統(tǒng)由PLC,變頻器，人機(jī)界面，I/O接口等部分組成。
2． 機(jī)床對控制系統(tǒng)的主要工藝要求
1， 主電機(jī)平滑起動，無級調(diào)速，運(yùn)行速度為120-140包/分（約為38-40Hz）。點(diǎn)動速度15-20Hz。
2， 低速時有轉(zhuǎn)矩提升，快速制動。
3， 機(jī)床可以長期運(yùn)行，要求安全可靠。
4， 機(jī)床潤滑系統(tǒng)的注油電機(jī)每2小時自動注油5秒（時間可調(diào)），也可手動加油。
5， 干燥鼓兩側(cè)電熱絲（2*360W）恒溫加熱，控制精度 50±0.05度。
6， 發(fā)生故障時，應(yīng)該能夠顯示故障名稱以及發(fā)生的部位。
7， 由于各種原因造成的不合格產(chǎn)品（煙包），應(yīng)該在同一指定工位準(zhǔn)確剔除。
8， 對不合格煙包的處理及停機(jī)故障應(yīng)該區(qū)別以下情況。
① 油位低，離合器過載，擠煙等15種故障發(fā)生時必須立即停機(jī)。
② 煙支空頭，濾咀缺少等故障造成的不合格產(chǎn)品不停機(jī)，只發(fā)出聲光報警信號，到指定的工位將其剔除。
③ 鋁紙漏裝，內(nèi)襯漏裝等故障造成的不合格產(chǎn)品，需要立即停機(jī)，但可以點(diǎn)動運(yùn)行并在指定的工位將其剔除。
3．控制方案的實現(xiàn)
當(dāng)車間工人把84毫米長的過濾咀香煙碼放在煙庫內(nèi)并起動機(jī)器，機(jī)器就以
每分鐘120-140包的速度生產(chǎn)出按一定規(guī)律排放好的硬盒香煙，然后封裝好透明紙貼好金黃色的拉線。盡管機(jī)器的生產(chǎn)速度很高，工藝動作要求復(fù)雜，只要充分利用PLC本身的特點(diǎn)，再結(jié)合生產(chǎn)實踐，我們開發(fā)了一套簡捷周密的邏輯控制方案，完全滿足所有工藝要求。
系統(tǒng)中使用了35個開關(guān)量輸入信號，10個開關(guān)量輸出信號。程序中應(yīng)用了9種基本指令，10種功能指令（如 INC,MOV,BMOV,CMP,SFTL,ADD等），8個定時器，6個計數(shù)器，8個指針，28個數(shù)據(jù)寄存器（含斷電保持型），共1100條語句。整個程序不僅實現(xiàn)了全部工藝要求，而且還增加了許多輔助功能，如生產(chǎn)時間和停機(jī)時間的統(tǒng)計顯示，故障頻次的統(tǒng)計，成品產(chǎn)量與廢品剔除數(shù)量統(tǒng)計，日期時間顯示，日產(chǎn)量班產(chǎn)量報表的生成打印輸出等功能。此外還允許操作工人對一部分運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行在線修改，利用人機(jī)界面上的觸摸開關(guān)即可實現(xiàn)。
由于PLC本身的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)及有在線修改的能力，使我們的控制系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試調(diào)整時間大大縮短，幾乎省去了現(xiàn)場服務(wù)，一般操作工人或維修電工均可勝任調(diào)試工作。所以受到了廠家的普遍好評。
圖4：運(yùn)行畫面
4． 運(yùn)行體會與經(jīng)驗
① 移位指針命令SFTL的巧妙應(yīng)用：
煙包在機(jī)器上有20個工位完成一系列封裝工序，其中7種不合格煙包的故障監(jiān)測傳感器分別分布在第1，2，4，7，11，13，17工位上。我們指定M100到M119內(nèi)存區(qū)作為移位寄存器，利用同步脈沖作移位觸發(fā)信號，就實現(xiàn)了生產(chǎn)中發(fā)生的任何1種或2種以上不合格品同時出現(xiàn)時，均可在同一個指定工位排序?qū)⑺鼈兲蕹＃ǔ绦驅(qū)嵗堃妶D5，6）
圖5：SFTL指令和指針的應(yīng)用
圖6：剔除動態(tài)顯示
② 為了滿足成品產(chǎn)量的計數(shù)功能，我們設(shè)計了一段程序，最大容量可以計數(shù)1億包。按每分鐘120包的產(chǎn)量計算，每天兩班16小時，每月30天，可以累計2年的產(chǎn)量。這充分利用了PLC數(shù)據(jù)寄存器的功能。（程序見圖7）
三. 使用效果
1996年該機(jī)組由國家煙草總公司及天津市津經(jīng)委堅定其結(jié)論為：“該產(chǎn)品填補(bǔ)了國內(nèi)空白，屬國家同類產(chǎn)品先進(jìn)水平”同年通過了IS09002體系認(rèn)證。
該系列產(chǎn)品不僅成為生產(chǎn)廠家的拳頭產(chǎn)品，而且由于煙草行業(yè)的高額利潤和稅收，就為廣大（卷煙廠）用戶創(chuàng)造了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。此外該系列產(chǎn)品還向香港，烏干達(dá)，越南，塔吉克斯坦，新加坡等國家和地區(qū)出口，為國家創(chuàng)收大量外匯。
四. 今后的改進(jìn)方向
1． 使用旋轉(zhuǎn)編碼器，充分利用PLC的高速計數(shù)器功能，進(jìn)一步簡化程序。
2． 增加通訊模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，便于用戶管理。
3． 應(yīng)用FXGP軟件，選用FX2N-80MR解決遠(yuǎn)程通訊，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，網(wǎng)上指導(dǎo)現(xiàn)場運(yùn)行。為主機(jī)廠商和用戶之間的技術(shù)交流架起一座方便快捷的網(wǎng)絡(luò)橋梁，縮短地域之間的距離。進(jìn)一步提高服務(wù)效率，節(jié)約成本。 | | |
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