關(guān)于GD機組小包噴碼控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

陳 曉 　簡 文 　曾 杰 　曾燕云

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司郴州卷煙廠，湖南　郴州　423000）

關(guān)于GD機組小包噴碼控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

陳 曉 簡 文 曾 杰 曾燕云

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司郴州卷煙廠，湖南郴州423000）

在GD機組原配MICROII電控系統(tǒng)平臺上開發(fā)小包噴碼控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備控制精度與小包噴碼機運行穩(wěn)定性，提升了產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備保證能力及運行效率。

標識技術(shù)；噴碼機；MICROII控制系統(tǒng)；控制精度；運行效率

為配合“芙蓉王”品牌的引進，卷煙廠在用GD機組需加裝噴碼防偽系統(tǒng)，并配套相應(yīng)的小包噴碼控制系統(tǒng)，以完成產(chǎn)品的標識工序。然而據(jù)了解，其他廠廣泛采用的外掛式小包噴碼控制系統(tǒng)存在運行不穩(wěn)定，控制精度低，維護成本高等缺點，相對而言，GD機組原配MICROII微機控制系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，檢測精度更高，并對輸入輸出點有診斷功能，操作者可通過OPC實時了解機器的控制和機器運行狀況。綜上所述，有必要在GD機組原配的MICROII控制系統(tǒng)平臺上開發(fā)1套小包噴碼控制系統(tǒng)，以確保小包噴碼機穩(wěn)定運行，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

一、噴碼防偽系統(tǒng)的設(shè)計方案

通過多年的學(xué)習(xí)研究，在對GD機組原配的MICROII微機控制系統(tǒng)熟練掌握的基礎(chǔ)上，決定采用新增小包噴碼控制系統(tǒng)與原機控制系統(tǒng)融合的設(shè)計方案，這樣不但可發(fā)揮原機外圍電路簡潔，檢修方便，檢測精度高，運行穩(wěn)定的優(yōu)點，而且噴碼控制的相關(guān)參數(shù)可在OPC上進行修改，噴碼故障信息和統(tǒng)計信息可及時顯示，甚至通過數(shù)采系統(tǒng)可對小包噴碼控制系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，便于設(shè)備管理與系統(tǒng)分析。具體的工作實施要根據(jù)小包噴碼機的控制要求，在MICROII電控制系統(tǒng)平臺上開發(fā)1套小包噴碼控制系統(tǒng)，并通過編寫相應(yīng)的小包噴碼控制程序源代碼，實現(xiàn)如下功能。

1.小包噴碼自動剔除功能

當系統(tǒng)捕捉到小包噴碼機檢測系統(tǒng)發(fā)出剔除信號時，需跟蹤此剔除信號的煙包工位，使該煙包到達剔除口時完成自動剔除，系統(tǒng)控制程序具有統(tǒng)計每個班次對應(yīng)的剔除數(shù)量功能，如出現(xiàn)連續(xù)剔除煙包過多時，則發(fā)出停機指令，并在OPC顯示屏上顯示“小包噴碼剔除煙包過多”的紅色提示信息。

2.小包噴碼機聯(lián)機功能

當系統(tǒng)捕捉到小包噴碼機發(fā)出停機信號時，設(shè)備自動停機，并顯示“小包噴碼檢測引起停機，請檢查噴碼檢測識別系統(tǒng)是否正?！奔t色提示信息。

3.機器同步觸發(fā)功能

由MICROII控制系統(tǒng)根據(jù)透小包編碼器的角度準確提供小包噴碼及噴碼檢測觸發(fā)信號，且能夠在OPC上對相應(yīng)的相位參數(shù)進行修改，滿足生產(chǎn)需求。

二、外圍電路原理圖設(shè)計

為保證與原機控制系統(tǒng)的一致性。設(shè)計原理圖時采用與原機相同工藝，并利用原系統(tǒng)連接電纜中多余的導(dǎo)線及原機控制系統(tǒng)數(shù)字量輸入、輸出電子板上未用的通道進行整體設(shè)計。

1.電器原理圖設(shè)計

彈性波傳播速度計算式為：式中q為膠帶、貨物及托輥單位長度的質(zhì)量之和，kg/m；計算得，承載分支滿載時，j1=1 145 m/s；承載分支空載時，回程分支j2=2 103 m/s。承載分支滿載時，彈性波傳播時間t1=0.764 m/s；回程分支傳播時間t2=0.415 m/s。

根據(jù)GD主控制柜內(nèi)IO點的設(shè)計要求，結(jié)合GD機組原電器原理圖的設(shè)計特性，以及小包噴碼系統(tǒng)的接口電路特點，對小包噴碼控制系統(tǒng)的電器原理圖展開設(shè)計工作。最終設(shè)計出的電路原理圖如圖1、2所示。

圖1　電配輸入信號（小包噴碼系統(tǒng)）原理圖

2.原理圖上電柜兩路輸入信號功能說明

（1）小包噴碼檢測發(fā)出的剔除信號：通過電柜10號輸入板的第23號通道對小包噴碼檢測器發(fā)出的剔除信號進行捕捉。當噴碼檢測系統(tǒng)檢測到噴碼不合格的透明紙，檢測系統(tǒng)的觸點將閉合，此時23號通道的電路內(nèi)將產(chǎn)生信號流，輸入板的23號指示燈被點亮。剔除信號將被主控制程序捕捉。

（2）小包噴碼的聯(lián)鎖信號：通過電柜9號輸入板的第3號通道對小包噴碼系統(tǒng)的故障信號進行捕捉。當噴碼系統(tǒng)發(fā)出停機指令時，檢測系統(tǒng)的觸點將閉合，此時3號通道的電路內(nèi)將產(chǎn)生信號流，輸入板的3號指示燈被點亮。剔除信號將被主控制程序捕捉。

圖2　電配輸出信號（小包噴碼系統(tǒng)）原理圖

3.原理圖上電柜兩路輸出信號功能說明

（1）小包噴碼觸發(fā)控制信號：通過電柜13號輸出板的第13號通道對小包噴碼機發(fā)出觸發(fā)信號。當此輸出板的13號通道有觸發(fā)信號輸出時，此電路內(nèi)將產(chǎn)生信號流，此通道的指示燈被點亮，觸發(fā)信號將被小包噴碼機捕捉。

（2）小包噴碼檢測控制信號：通過電柜13號輸出板的第16號通道對小包噴碼機發(fā)出觸發(fā)信號。當此輸出板的16號通道有觸發(fā)信號輸出時，此電路內(nèi)將產(chǎn)生信號流，此通道的指示燈被點亮，噴碼檢測信號將被小包噴碼檢測系統(tǒng)捕捉。

三、軟件設(shè)計部分

噴碼控制程序通過調(diào)用原控制系統(tǒng)中透小包編碼器的處理程序來完現(xiàn)小包噴碼觸發(fā)控制與小包噴碼同步檢測信號功能。主要的軟件設(shè)計工作是增加噴碼剔除功能與噴碼聯(lián)機停機功能相應(yīng)控制程序的源代碼編寫與調(diào)試。

根據(jù)小包噴碼剔除功能的要求：檢測器檢測到小包噴碼、給出剔除信號時，需跟蹤此剔除信號的相位，當對應(yīng)煙包到達剔除口時給予剔除，并統(tǒng)計每個班次對應(yīng)的剔除數(shù)量，如連續(xù)剔除煙包過多則停機，且卷包操作顯示屏上顯示對應(yīng)信息。

結(jié)合GD機組整個MICROII控制系統(tǒng)的控制工藝與邏輯。設(shè)計出如圖3所示程序控制流程圖。

2.小包噴碼的聯(lián)鎖信號

圖3　小包噴碼剔除程序控制流程圖

根據(jù)聯(lián)機控制的要求：當檢測到停機信號輸入端有信號時停機，并顯示相應(yīng)停機信息。同時結(jié)合GD機組整個MICROII控制系統(tǒng)的控制工藝與邏輯。設(shè)計出如圖4所示程序控制流程圖。

圖4　小包噴碼機聯(lián)機程序控制流程圖

3.程序編寫

通過對以上的兩個流程圖的分析，結(jié)合GD控制系統(tǒng)的GD編程語言特點與要求，對小包噴碼控制程序的源代碼進行編寫，并讓程序?qū)崿F(xiàn)在OPC上顯示小包噴碼機調(diào)整的參數(shù)項、故障指示燈、紅色信息等功能。具體程序略。

四、樣機的安裝與效果驗證

當電路原理圖與小包噴碼控制程序設(shè)計完成后，將所需的零配件、軟件、控制程序準備好后，組織在“芙蓉王”生產(chǎn)區(qū)的13#GD機組上實施。安裝調(diào)試時多次根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況對噴碼控制程序進行了修改。為了對小包噴碼控制系統(tǒng)進行效果驗證，還制定了相應(yīng)的實驗方法與實驗?zāi)康摹?/p>

1.噴碼控制功能實驗方法

檢查包裝機主控制柜上小包機檢測器投入開關(guān)狀態(tài)，并選擇投入。查看OPC透小包機參數(shù)設(shè)置項，查看原機OPC上透明紙包裝組下面的小包噴碼防偽功能項，找到新增加的小包噴碼觸發(fā)相位與檢測相位設(shè)定參數(shù)是否正確。再檢查小包功能噴碼功能是否投入，同時檢查小包噴碼剔除步數(shù)的設(shè)定參數(shù)是否正確。將透小包輔料準備到位，盤車查看小包防偽噴碼位置是否正確，觀察小包噴碼檢測器的檢測圖像，對OPC上相應(yīng)的相位參數(shù)進行精細調(diào)整。設(shè)備運行時，噴碼檢測系統(tǒng)強制輸出停機聯(lián)鎖信號，設(shè)備應(yīng)停機，同時OPC上顯示“小包機噴碼檢測錯誤”的紅色信息。

2.噴碼功能實驗?zāi)康?/p>

當設(shè)備運行時，小包噴碼的位置準確，同時噴碼檢測圖像的位置準確。用小紙片擋住噴頭，模擬噴碼不合格煙包，當噴碼不合格的煙包到達剔除工位時，該煙包應(yīng)當被正常剔除。同時在小包噴碼剔除統(tǒng)計數(shù)上增加1次統(tǒng)計，邊續(xù)擋住3包煙包時，設(shè)備應(yīng)停機，并在OPC上顯示“小包噴碼剔除過多”紅色信息。再次啟動設(shè)備，小包噴碼不合格的煙包在剔除工位被正常剔除。

3.效果認證

組織相關(guān)人員對改進后的小包噴碼控制系統(tǒng)進行了連續(xù)多日多班的現(xiàn)場模擬實驗。實驗結(jié)果表明，改進后的小包噴碼控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，達到了設(shè)計的效果。于是對B區(qū)其余5臺設(shè)備進行推廣，以保證“芙蓉王”品牌能按原計劃組織生產(chǎn)。

五、結(jié)論

在MICROII控制系統(tǒng)平臺上成功開發(fā)的小包噴碼控制系統(tǒng)通過樣機的安裝、調(diào)試，以及生產(chǎn)現(xiàn)場試驗和生產(chǎn)的運行實踐，證明該設(shè)計方案比較完美，實現(xiàn)了對小包噴碼設(shè)備的同步信號觸發(fā)、檢測信號同步控制、噴碼不合格煙包自動剔除、故障自動停機、紅色信息提示、分班數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能。保證了煙廠小包噴碼控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行和小包噴碼質(zhì)量的提升，能方便對小包噴碼產(chǎn)品質(zhì)量情況進行分析與管理。使得“芙蓉王”品牌能順利在煙廠轉(zhuǎn)移加工。

[1]初嘉鵬，賀鳳寶.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：中國計量出版社，2002.

[2]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[3]劉賀陽，張建勛等.GDXI包裝機組鋁箔紙自動拼接系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用[J].煙草科技，2010（2）：20－22.

[4]譚浩強，張基溫，唐永炎.C語言程序設(shè)計教程[M].高等教育出版社，2003.

[5]徐科軍，馬修水，李曉林.傳感器與檢測技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2004.

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