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B1包装机电控系统改造

B1包装机电控系统改造

2008/5/4 10:43:00

  B1卷烟包装机是德国斯慕门公司生产的卷烟包装机组,我国烟草行业八十年代至九十年代初大量引进,至今仍是很多卷烟厂的主力机型。B1包装机组主机BE和RC电控系统以早期计算机芯片8085为控制核心,属于早期的计算机产品。辅机采用逻辑线路板控制。随着电子技术的发展、工业控制自动化程度不断提高,B1包装机组的控制方式已经落后,目前B1包装机组主要存在以下问题。
1、故障率高:由于机器长期运行,线路板、元器件逐渐老化,设备的故障率逐年增加。
2、主传动系统故障率高且价格昂贵:由于主电机为直流电机,维修人员要经常更换碳刷,直流调速系统一旦发生故障,难以维修。
3、维修困难:由于采用是线路板的控制方式,所以在维修时很难判别故障原因。
4、维修费用高:由于关键备件依赖进口,特别是主机BE和RC的A、B、C、三块计算机线路板,供货周期长,价格昂贵。
5、故障指示简单:故障指示采用的是发光二极管指示,液晶窗口显示为英文,简单且不能显示更多详细的故障提示及维修提示。
  我公司根据以上存在的问题,结合我们十多年来对B1包装机组电控系统深入细致的研究,以“简单实用、稳定可靠”为指导思想,设计开发了B1包装机组新型电控系统,新控制系统以PLC、工控机、变频调速器为核心,取代原有控制系统、显示系统及驱动系统,大大提高了B1包装机组电控系统的可靠性,稳定性。新型电控系统与原控制系统相比具有以下优点:
1、故障率低:由于PLC具高可靠性、高稳定性,大大降低了控制系统的故障率。
2、将原来的直流驱动系统全部改为通过变频器控制普通交流电机的调速方式(包括BE、RC主电机、BE及NK的共7个小直流电机),改造后调速方便,维修简单。
3、维修简单:由于采用了PLC及人机接口显示,可以直接从PLC或显示器上获取故障信息、维修提示,便于维修人员对故障及时处理。
4、采用工控机显示BI包装机组的动态情况:显示直观,内容祥实,触摸屏使得操作方便灵活。
5、控制灵活:由于使用了PLC及工控机,新型控制系统可以根据B1包装机组的具体情况、用户的要求,灵活改造局部控制方式及显示内容。
6、具有通讯功能,预留的报表统计功能及网络接口便于用户对机组进行数据采集和集中控制,实现网络化管理。


总体方案
  B1包装机组由NF卸盘机、BE小包机、RC透明纸包装机、FHZ/NK条包装机四部分组成,各部分比较独立,每台机器都可单独运行,但各部分又相互联系,当联机运行时每台机器故障停车都会影响其它机器的正常运行。
  为了保持原车各部分之间即相互独立又紧密联系的特点,我们对每台机器分别进行改造,改造后每台机器都可与旧机器组成机组联机运行。
一、BE小包机电控系统改造方案
系统构成
1、用新的电器柜取代旧的电器柜:原车旧电器柜经多年运行,部分器件已老化,出现故障增多现象。因此我们用新电器柜取带旧电器柜进行彻底改造。
电器柜内低压电器选用西门子和穆勒产品,接线端子选用进口魏德米勒产品,接插件全部选用德国原装进口的接插件。改造时只需推走旧电器柜,换上新的电器柜既可,节省现场改造时间,整个旧电器柜可完整保留当做其它旧机器的备件。
2、用上位机(工作站)取代原车操作显示面板及原车电器柜内的CRT显示器:上位机安装在原车操作显示面板位置,具有良好的人机中文接口,任务是进行工况显示、车速显示、参数设置、故障指示、故障统计、维修提示、空头调试、剔除监控(移位寄存器)、输入监控、输出监控等,不用打开电器柜,原车所有的操作功能,都可通过上位机用手指轻轻一点来完成。
  工作站选用研华的平板计算机,显示尺寸15英寸,显示屏为触摸屏,操作系统采用WINDOWS2000中文操作系统。
  程序软件是我们自己研发而成,全中文显示,随机附带安装盘,不需要安装其它任何依托软件,直接安装在操作系统下,加电就进入工况图显示接口。接口上设计了关闭上位机按键,轻点关机按键直接关闭上位机,不进入WINDOWS画面,实现了一键关机,防止了稍懂计算机者进入WINDOWS误操作而使系统出现故障。程序安装非常方便,只要根据提示操作,车间一般维修人员就可完成。
  程序设计了多级密码功能,根据车间具体情况,可选择使用。开机密码可防止无关人员操作机器、参数设置密码能防止随意改动参数、维修密码可授权给机器维修人员。
工作站具有网络接口,便于车间网络化管理。
3、PLC可编程控制器:PLC根据厂方要求,可选择OMRON(欧姆龙)或SIMENS(西门子)。
  大家知道,B1包装机采用角度控制,几乎所有的传感器和电磁阀都有检测角度和动作角度。因此角度的精确采集与处理是电器改造时首先要考虑的问题,也是选用PLC 时首先要考虑的。
  B1包装机的角度来自轴编码器,机器旋转一周(生产一包烟)产生256个脉冲,当机器以400包/分钟运行时,每个脉冲的时间只有0.5毫秒,如果要采集到每个脉冲,PLC程序的运行时间必须要小于0.5毫秒,否则便会丢失脉冲,丢失部分角度。即使采用高速计数器,虽然不会丢失脉冲,但是程序的运行时间过长会显得反应迟钝,不利发现故障实时停车。
  因此我们选用OMRON公司生产的高速PLC-CSIH、或SIMENS的高速PLC,在角度的处理上采取中断的方式,及时准确地采集角度及处理。程序的运行周期非常短。
实际使用证明,效果非常好。
4、旋转编码器:原车编码器为增量式编码器,只有机器运转经过O位才能检测到机器角度,而机器在寻找O位过程中没有角度,与角度有关的检测及电磁阀不起作用,相关的故障停车保护措施是无效的,存在着隐患。这也是原车要求的,每次加电开机前,小心盘车的原因之一。
因此我们用绝对值编码器替代增量编码器,机器一加电就能准确检测到机器角度,立即进行安全检测。
5、直流电机改造:BE主电机、RC主电机、BE入口、出口、抖动、大胶罐电机、小胶罐电机、NK透明纸驱动、出口电机共9台直流电机。这些直流电机全部改为交流电机,用变频器控制。速度设定通过上位机就可完成。
变频器选用FUFJ(富士)公司生产的变频器。
6、温度控制:温度控制采用温度控制器控制,温度控制器在卷烟行业被大量使用,维修操作人员比较熟悉,容易接受。温度的设定、显示简单明了,操作方便。温度控制器选用RCK(理化)公司的D系列高精度温度控制器,控制精确。温度设定在上位机就可完成。
7、其它:我们对BE包装机电控系统改造的宗旨是保持外围设备的原样性。原车除了旋转编码器、直流电机及操作显示面板外,车上的所有检测、电磁阀都不改变,所有线路的线号与原车一样,便于维修。
电路图纸是用专业的电路图绘制软件绘制而成,符合国标,器件的线路去向一目了然。
机器的操作手册详细清楚,并且附有大量图片,每一步操作都有详尽表述,便于操作人员很快掌握。
二、RC小包透明纸包装机电控系统改造方案
系统构成:
RC透明纸小包机的改造方案与BE小包机的改造方案相同。
1、用新的电器柜取代旧的电器柜。
2、用上位机(工作站)取代原车操作显示面板及原车电器柜内的CRT显示器:上位机安装在原车操作显示面板位置,具有良好的人机中文接口,任务是进行工况显示、车速显示、参数设置、故障指示、故障统计、维修提示、剔除监控(移位寄存器)、输入监控、输出监控等。
工作站与BE的一样选用研华的平板计算机,操作系统采用WINDOWS2000中文操作系统。
程序软件是我们自己研发而成,直接安装在WINDOWS操作系统下,不需要其它任何依托软件。全中文显示,一键关机。
3、可编程控制器PLC选用和BE的一样。
4、旋转编码器:旋转编码器也改为绝对值编码器。
5、直流电机改造:RC主电机改为交流电机,用变频器控制。变频器选用FUFJ公司生产的变频器。
6、温度控制:温度控制采用温度控制器控制,温度控制器在卷烟厂被大量使用,维修操作人员比较熟悉。温度的设定、显示简单明了,操作方便,容易接受。温度控制器选用RCK(理化)公司的D系列高精度温度控制器,控制精确。温度设定可在上位机完成。
7、其它:原车除了旋转编码器、直流电机及操作显示面板外,车上的所有检测、电磁阀都不改变,所有线路的线号与原车一样,便于维修。
图纸是用专业的电路图软件绘制而成,符合国标,器件的线路去向一目了然。
机器的操作手册详细清楚,并且附有大量图片,每一步操作都有详尽表述,便于操作人员很快掌握。
三、FHZ/NK电控系统改造方案
系统构成:
1、考虑到FHZ/NK的完整性,我们用一套控制系统控制FHZ/NK:PLC可编程控制器安装在原车FHZ的电器箱内,PLC及低压电器控制组件已安装在新的安装板上,在现场拆下旧的安装板,换上一样大小新的安装板就可节省现场改造时间。
2、触摸屏:触摸屏选用FUJI公司的POD-UG430S,显示尺寸10.4英寸,该POD为真彩色屏,显示画面逼真生动。安装在原车操作显示面板位置,具有良好的人机接口,任务是进行工况显示、参数设置、温度设置、故障指示、故障统计,维修提示、输入输出监控等。POD具有网络接口,为车间网络化管理提供方便。
3、PLC:可编程控制器选用和主机相同,型号<

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