基于PLC的YB95A條外透明紙獨(dú)立運(yùn)行電控設(shè)計(jì)

雷韌，焦軍鋒，王鴻，周寶民，羅文成

[摘? ? 要]? 解決軟盒YB95不能獨(dú)立運(yùn)行的問題，將軟盒YB95改造為硬盒YB95A條外透明紙包裝機(jī)，滿足條盒外透明紙獨(dú)立包裝的控制需求。原YB95條外透明紙包裝機(jī)的電氣控制是基于MICRoII系統(tǒng)的電柜實(shí)施，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的電控系統(tǒng)。文章采用的是PLC控制，設(shè)計(jì)編寫PLC程序，大大降低了改造成本。結(jié)果表明改造后的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，完全滿足生產(chǎn)包裝需求，同時(shí)為企業(yè)節(jié)省了成本。

[關(guān)鍵詞]YB95A;條外透明紙;獨(dú)立運(yùn)行;PLC;變頻器

[中圖分類號(hào)]TS43 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）12–000–03

Electric Control Design of yb95a Strip Outer Transparent

Paper Independent Operation Based on PLC

Lei Ren，Jiao Jun-feng，Wang Hong，Zhou Bao-min，Luo Wen-cheng

[Abstract]To solve the problem that the soft box yb95 can not operate independently， the soft box yb95 is transformed into a hard box yb95a transparent paper packaging machine outside the strip box to meet the control requirements of independent packaging of transparent paper outside the strip box. The electric control of the original yb95 strip outer transparent paper packaging machine is implemented based on the electric cabinet of MICROII system， so it is necessary to design an independent electric control system. This paper adopts PLC control， designs and compiles PLC program， which greatly reduces the transformation cost. The results show that the reformed equipment runs stably， fully meets the production and packaging needs， and saves the cost for the enterprise.

[Keywords]yb95a; transparent paper outside the strip; independent operation; PLC; frequency converter

為了滿足企業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)條盒透明紙的獨(dú)立包裝運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)已有部分企業(yè)對(duì)其研究改造，比如，利用原T20包裝機(jī)進(jìn)行改造，成功研制了條外透明紙包裝機(jī)，但只能完成軟質(zhì)條盒產(chǎn)品的包裝。將原ZB45進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)YB95A的獨(dú)立運(yùn)行包裝，目前還沒有將軟盒改為硬盒YB95A條透包裝機(jī)的產(chǎn)品。ZB25包裝機(jī)組由YB25、YB55、YB65、YB95四部分組成，它們的電氣控制部分集成在一個(gè)電柜中，成為一個(gè)不可分割的整體。因此，YB95部分要改造為YB95A并獨(dú)立運(yùn)行，不僅要增加條盒動(dòng)力輸送裝置，改變氣路，還需要研究設(shè)計(jì)獨(dú)立的電控系統(tǒng)。

1 存在問題

改造成YB95A后，要具有的功能有熱燙封，溫度設(shè)置，故障的檢測(cè)與顯示，安全防護(hù)，外包材料脫離，加熱器延時(shí)張開，變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)速，來料位置檢測(cè)，手動(dòng)盤車，外觀美容等。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，要合理規(guī)劃研究設(shè)計(jì)出獨(dú)立的電控系統(tǒng)，制作獨(dú)立電控柜，對(duì)CPU、變頻器、變壓器等電器元器件進(jìn)行選型、安裝、編寫設(shè)計(jì)軟件程序，進(jìn)行軟件硬件的聯(lián)機(jī)調(diào)試。實(shí)現(xiàn)YB95A獨(dú)立包裝，穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

2 設(shè)計(jì)思路

采用西門子PLC300作為主控制，分別由電源、主控制器PLC、變頻調(diào)速系統(tǒng)、安全回路和急?；芈贰⒐收蠙z測(cè)與顯示系統(tǒng)、加熱器控制系統(tǒng)形成總體控制系統(tǒng)圖，如圖1所示。繪制電氣控制原理圖，編寫設(shè)計(jì)PLC程序;設(shè)計(jì)每部分實(shí)現(xiàn)的方式;制作獨(dú)立的電控柜、合理布線安裝;最后和機(jī)械設(shè)備裝置實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)調(diào)試，達(dá)到硬盒透明紙包裝要求。

2.1 電源部分

根據(jù)設(shè)備的功能，電源部分計(jì)劃分為三路：第一路是380 V，給電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行提供動(dòng)力;第二路110 V，給加熱器的電熱管提供電源;第三路為24 V，給檢測(cè)器和PLC提供電源。由于加熱器的電熱管直接安裝在設(shè)備上，為了滿足安全要求，110 V的電源必須采用隔離變壓器進(jìn)行供電?？紤]變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流，選用20 A空開Q4作為變壓器短保護(hù)，并在程序設(shè)計(jì)中，將加熱器延時(shí)上電，因?yàn)榧訜嵩O(shè)備功率較大，若上電同步啟動(dòng)，容易引起變壓器跳閘現(xiàn)象如圖1所示。

2.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)

變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由PLC、變頻器、電位器和繼電器組成，如圖2所示。主輔變頻器采用的是丹佛斯FC300，功率大小依據(jù)電機(jī)功率選型，分別選用的是3.3 kW和0.75kW，電機(jī)在運(yùn)行過程中，通過調(diào)節(jié)電位器大小來控制變頻器U1的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)速度。進(jìn)料電機(jī)控制系統(tǒng)由PLC、變頻器U2和繼電器組成，考慮到設(shè)備高速和低速運(yùn)行時(shí)進(jìn)料的速度不同，通過變頻器參數(shù)5-13設(shè)置端子29為預(yù)置0，當(dāng)設(shè)備正常開機(jī)時(shí)，PLC輸出高信號(hào)到29號(hào)段子，高速運(yùn)行，速度設(shè)置3-10（1）100%，其余狀態(tài)下，來料速度為低速運(yùn)行，速度設(shè)置3-10（1）50%。

2.3 安全回路和急停回路

由主開關(guān)實(shí)現(xiàn)主回路的短路保護(hù);由斷路器和變頻器共同實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的欠壓，缺相和短路保護(hù);由空開實(shí)現(xiàn)電熱管和電源部分短路保護(hù)。急?；芈纺苡行е兄雇话l(fā)事件的發(fā)生，一般情況下，由急停按鈕，防護(hù)開關(guān)和電機(jī)抱閘裝置組成緊急停車回路，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，按下急停按鈕，設(shè)備就會(huì)緊急停車，避免造成人身傷害和設(shè)備損壞。如圖2所示，KA14是夾鉗和切刀防護(hù)罩繼電器的常開觸點(diǎn)，KA13是面板、入口和出口急停電路的常開觸點(diǎn)，只有防護(hù)罩和急?；芈范颊r(shí)，電機(jī)才能有使能信號(hào)。

2.4 故障檢測(cè)與顯示

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，傳感器就要將信號(hào)反饋到PLC，經(jīng)過程序處理后，設(shè)備應(yīng)立即停車并顯示故障信息，體現(xiàn)操作人員進(jìn)行處理故障。故障檢測(cè)與顯示系統(tǒng)由PLC、檢測(cè)元件、繼電器和LED燈組成。當(dāng)檢測(cè)元件信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，PLC輸入信號(hào)狀態(tài)改變，PLC程序判斷若為故障，則輸出停機(jī)信號(hào)，同時(shí)故障信號(hào)鎖存，輸出相對(duì)應(yīng)的故障指示燈信號(hào)。故障解除后，按下復(fù)位按鈕，故障指示燈熄滅。為了方便查看設(shè)備故障，將所有故障指示燈集成在一個(gè)面板上，就要設(shè)計(jì)增加檢查指示燈正常與否的按鈕，按下此按鈕，所有指示燈亮。故障輸出顯示如圖3所示。

2.5 CV加熱溫度傳感器及PID控制

根據(jù)卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝要求，設(shè)備需要三組加熱器，分別為CV加熱器、出口美容器和頂部美容器。溫度傳感器和PID控制器的選型，直接關(guān)系到加熱器溫度控制的精度。加熱器的溫度控制系統(tǒng)由溫度采集、溫度PID控制和溫度調(diào)節(jié)部分組成，溫度采集部分含有溫度采集模塊和熱電阻測(cè)溫元件。操作工通過人機(jī)界面設(shè)置加熱器的工作溫度，同時(shí)機(jī)身上的測(cè)溫電阻通過測(cè)溫模塊和總線將各加熱器的即時(shí)溫度反饋至CPU，CPU根據(jù)各加熱器的設(shè)定值與反饋值差異，控制固態(tài)繼電器接通、斷開，使加熱器在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中達(dá)到設(shè)定溫度。

2.6 軟硬件的安裝調(diào)試

軟硬件的安裝調(diào)試要滿足設(shè)備正常生產(chǎn)需求，應(yīng)具有熱燙封功能、溫度設(shè)置功能、透明紙檢測(cè)功能、拉線檢測(cè)功能、煙條檢測(cè)功能、提升通道堵塞保護(hù)功能、故障顯示功能、安全防護(hù)功能、外包材料脫離功能、加熱器停機(jī)延時(shí)張開功能、還要具有變頻驅(qū)動(dòng)調(diào)速功能、來料位置檢測(cè)功能和外觀美容等功能。通過軟硬件的聯(lián)調(diào)，設(shè)置合理的軟件程序（圖4）和變頻器參數(shù)，調(diào)整硬件，以達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

設(shè)備改造完成后，采用PLC控制的電控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)制作獨(dú)立的電控柜，方便設(shè)備的搬遷，推廣使用，節(jié)省成本;設(shè)備電機(jī)運(yùn)行速度可調(diào)節(jié)，提升了條盒透明紙包裝的工作效率，減少了人工包裝的勞動(dòng)強(qiáng)度;故障檢測(cè)與顯示功能，方便維護(hù)，提高設(shè)備的有效作業(yè)率;外觀美容等功能的添加，使得產(chǎn)品的外觀質(zhì)量得到保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 王偉琦，包俊.YB95A條外透明紙包裝機(jī)獨(dú)立運(yùn)行設(shè)計(jì)[J].煙草科技，2013（12）：28-30.