基于西門子s7200的鋁箔紙自動拼接設計

尹大鵬

摘?要： 現階段，我國煙草行業(yè)發(fā)展迅速，其作為我國的重點行業(yè)之一，為我國經濟增長起到了推動作用。在卷煙生產包裝中，GD系列的包裝機沒有鋁箔紙自動拼接功能，手動操作拼接方式降低了煙草生產效率?；诖?，為提高卷煙包裝作業(yè)效率。本文就西門子S7200下的鋁箔紙自動拼接展開研究，首先闡述了鋁箔紙自動拼接的必要性，其次對其實現進行了分析。

關鍵詞： S7200;拼接裝置;發(fā)展狀況

【中圖分類號】TP27?【文獻標識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）22-0201-01

現階段，我國有些煙草企業(yè)采用的包裝機主要為ZB45硬盒包裝機組，是上海煙草機械有限責任公司以GDX2為原型機自主生產的，不具備鋁箔紙自動拼接功能，當出現鋁箔紙用盡或者鋁箔紙在生產中斷裂的情況時，需要操作工停止機組運行，進行一系列手動拼接操作，操作流程復雜，人工投入量大，影響到設備的作業(yè)整體效率。因此，為了滿足當前市場需求，本研究就西門子S7200控制系統(tǒng)開發(fā)鋁箔紙自動拼接，使包裝機能夠自動、實時更換鋁箔紙，并剔出拼接頭，提高生產效率和質量。

1?鋁箔紙自動拼接裝置概述

1.1?功能和要求

根據統(tǒng)計數據，熟練的操作工手動更換鋁箔紙時，平均用時15s/次，對設備的有效作業(yè)率影響達到1.04%，停機下，手動拼接會導致設備作業(yè)率下降。因此，必須要開發(fā)自動拼接裝置，減少操作工勞動強度，減少停機次數，提高設備有效作業(yè)效率，進而提高產量。

ZB45包裝機組使用的電氣控制系統(tǒng)是由GD公司自主研發(fā)設計的MICROII微機控制系統(tǒng)，整個控制過程由一臺80486計算機處理，采用GDL語言編程，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。因為不能對原機的程序做修改，所以采用西門子PLC作為獨立外掛控制單元，獲取原機的鋁箔紙斷裂或鋁箔紙用盡的信號，模仿手動拼接的人工流程來實現自動拼接[1]。機械部分則需要加入氣缸、電磁閥、連接附件等，實現切紙動作。

1.2?裝置運行步驟

裝料裝置通過電磁離合器同主傳動相結合，隨著包裝流程將鋁箔紙牽引出來，壓紋輥會在鋁箔紙上印上壓紋，通過毛氈潤滑鋁箔紙，基于兩個單向導紙輥，鋁箔紙會進到壓紙輪中，之后通過壓筋更加堅挺，而凹凸輪下的導紙會進行切割。之后鋁箔紙通過吸風皮帶、加速輪進入到一、二輪接紙?zhí)?，匯總一輪煙組，推送到二輪盒模中，鋁箔紙兩邊折疊，該工位進行短邊折疊，二輪旋轉煙盒到下一工位，折疊器會將鋁箔紙進行全部折疊，之后從二輪進入到三輪，三輪中的剔除器會剔除掉質量差的煙包，之后進入到四輪裝內框紙，進入五號輪包裝商標紙，經過六號輪整形、七號輪烘干從八號輪輸出后最終成型[2]。

2?西門子S7200控制下鋁箔紙自動拼接設計實現

S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能，因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。根據需求選用的 224型PLC具有14個輸入點和10個輸出點，具備中斷處理功能，內置6個30KHZ高速計數器，可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數，可連接兩個相位差為90°的A/B相增量編碼器，允許以極快的速度對脈沖信號作出響應。

2.1?工作原理

見圖1，其為自動拼接系統(tǒng)原理圖。西門子S7200作為主控制器，鋁箔紙斷裂傳感器和鋁箔紙用盡傳感器的信號引入PLC的數字量輸入點，判斷當前鋁箔紙的運行情況;軸編碼器的信號接入PLC的高速計數器輸入點，進而判定機器速度和實時角度，并計算拼接煙包的剔除工位;通過PLC的模擬電位器可以設置拼接的降速時間、拼接時刻等;電磁閥、切刀等作為切紙機構，當拼接信號出現，PLC控制機組減速，待速度穩(wěn)定后，電磁閥驅動氣缸運行，利用牽引支架，氣缸帶動切刀，切斷即將用盡的鋁箔紙，并驅動另一卷鋁箔紙運行，進而實現自動拼接[4]。

這種鋁箔紙自動拼接設計同時還具有提示和剔廢功能，檢測單元能夠對備用鋁箔紙是否就緒進行監(jiān)控，在備用紙盤未就緒時將命令發(fā)送給信號指示單元，根據信號燈的閃爍情況，工作人員來判斷鋁箔紙更換情況即可;在鋁箔紙拼接完成后，程序內部對含有拼接部分的不合格煙包進行移位處理，到達剔除工位后，發(fā)送給主機2個剔除信號，將不合格煙包剔除。

2.2?拼接試驗

首先，進行手動拼接試驗。停機后用金屬物體對鋁箔紙進行斷裂檢測感應，手工轉動機組到拼接位置，壓合切刀將舊紙卷切斷，按下復位按鈕后另一邊鋁箔紙開始被輸送機構放卷使用。然后進行自動拼接試驗，在機組高速運行時，人工觸發(fā)鋁箔紙用盡或鋁箔紙斷裂檢測器，PLC會控制主機自動降速，待機組速度穩(wěn)定后，到達拼接位置，切刀自動切斷舊紙卷，新鋁箔紙盤同時投入運行，鋁箔紙拼接頭缺陷煙包會自動剔除掉[5]。最后，進行拼接位置調整試驗，通過調整PLC1號電位器，能夠控制機組切割出的是完整的一張鋁箔紙，不會出現短紙或缺紙的現象。

結束語：通過實際應用和試驗發(fā)現，西門子S7200下的鋁箔紙自動拼接設計包裝機相較于原有包裝機的手動拼接流程而言，其操作簡便，無須特別培訓，操作工的工作強度有所下降，單機產量明顯上升，作業(yè)效率也明顯提升。本設計的主控制器與主機電控系統(tǒng)是獨立的，其不會影響主機控制系統(tǒng)的運行，能夠實現獨立運行，不良影響小。

參考文獻

[1]?劉賀陽，張建勛，孫天發(fā)，等.GDX1包裝機組鋁箔紙自動拼接系統(tǒng)的設計應用[J].煙草科技，2010，000（002）：20-22.

[2]?馮玉.基于GDLanguage的鋁箔紙自動拼接控制分析[J].機電工程技術，2009.

[3]?肖二凱，張振華.BE機鋁箔紙用盡檢測裝置改造[J].工程技術（文摘版），2016（9）：00298-00298.

[4]?S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊.