張鼎楚 良麻玉

摘 要：本文針對ZJ17卷煙機原盤紙拼接系統(tǒng)在搭接過程中需要使用膠帶紙進行搭接，并且搭接的準確性與穩(wěn)定性不高，造成浪費的現(xiàn)象，提出了基于交流伺服控制的無膠拼接系統(tǒng)改進方案。

關鍵詞：交流伺服控制技術；卷煙機；無膠帶盤紙拼接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.031

本方案采用交流伺服控制技術進行無膠帶拼接，在新的盤紙拼接系統(tǒng)中，交流伺服電機驅(qū)動備用盤紙逐漸加速，由交流伺服電機代替拼接高速電磁閥進行拼接動作，當備用盤紙、運行盤紙的線速度同步時，完成搭接動作。新盤紙拼接系統(tǒng)能對備用盤紙的速度進行有效控制，提高控制精度，并且具有良好的同步性。

1 設備現(xiàn)狀及存在問題

ZJ17卷煙機額定生產(chǎn)能力7000支/分，設備以額定速度運行時盤紙線速度為6.88米/秒，盤紙直徑650毫米，每12分鐘更換一次盤紙?，F(xiàn)在的ZJ17卷煙機盤紙拼接系統(tǒng)采用動態(tài)拼接方式，當所有的拼接準備條件滿足后，在用盤紙運行到設定的搭接直徑，備用盤紙開始加速，當備用盤紙加速到與在用盤紙速度相同時，在高速電磁閥的作用下，進行盤紙搭接，原在用盤紙架在制動機構作用下停止運轉(zhuǎn)，剩余盤紙被更換為新盤紙后，進入備用狀態(tài)。

ZJ17卷煙機盤紙拼接時備用盤紙的加速由直流電機驅(qū)動。拼接時的搭接動作由高速電磁閥控制。卷煙生產(chǎn)企業(yè)在實際生產(chǎn)中都采用降低生產(chǎn)速度、定期更換拼接高速電磁閥的方式進行盤紙拼接。雖然這樣做提高了盤紙拼接的成功率，但仍不能解決高速電磁閥響應時間長造成的拼接失敗。在降速拼接過程時，卷煙機速度的降低還會減少卷煙生產(chǎn)產(chǎn)量，從而影響卷接設備的有效作業(yè)率。

從以上分析可以看出，盤紙降速拼接方式對卷煙生產(chǎn)效率以及消耗影響較大，如果能夠?qū)⑵唇臃绞竭M行改進，則將大大提高生產(chǎn)效率，降低消耗，節(jié)省原輔材料。

2 交流伺服系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著矢量控制方法的實用化，交流伺服系統(tǒng)具有的良好伺服特性，其寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、快速動態(tài)響應及四象限運行等良好的技術性能，使其動、靜態(tài)特性已完全可與直流伺服系統(tǒng)相媲美。同時可實現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應了高性能伺服驅(qū)動的要求。

從HAUNI公司PROTOS系列卷接機組的發(fā)展中我們可以看到，從早期一代的PROTOS 70到二代PROTOS 80、90、100再到三代的PROTOS 90E、1-8最后是現(xiàn)在PROTOS 2-2 等機型的不斷更新，我們發(fā)現(xiàn)它的電控系統(tǒng)隨著交流伺服控制與PLC在許多領域得到廣泛應用也更具有時代的特點，表現(xiàn)在：

（1）廣泛應用SIEMENS PLC技術，系統(tǒng)更具有開放性。

（2）采用CAN總線、PROFIBUS總線技術。

（3）采用高性能的變頻通訊控制，用大量伺服控制系統(tǒng)取代機械傳動。

（4）故障率低，大大提高機組性能，更加方便維護和操作。

3 改造方案

通過編碼器的采樣信號對交流伺服控制器進行控制，拼接加速信號由SWCP盤紙轉(zhuǎn)換時鐘脈沖產(chǎn)生，其余所有均由無膠帶拼接裝置的控制系統(tǒng)完成檢測、計算和控制輸出。當在用盤紙的線速度和備用盤紙的線速度達到一致時，交流伺服電機控制高速拼接結(jié)構按照設定好的拼接凸輪曲線對盤紙進行拼接，拼接結(jié)束后由斷紙機構將多余盤紙進行切斷。

考慮到該裝置需要用到兩個交流伺服控制電機，故本系統(tǒng)中采用一個Schneider LMC101C 運動控制器分別控制兩個軸，即D1（拼接軸）和D2（加速軸），其中兩個軸均由單軸驅(qū)動器LXM52 進行驅(qū)動，運動控制器與兩個單軸模塊之間采用Sercos Ⅲ網(wǎng)絡進行通訊，該系統(tǒng)還設立了獨立的人機界面（HMI），其與運動控制器之間采用Ethernet 網(wǎng)絡進行通訊，該系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構圖如圖1所示。

經(jīng)過改造之后的拼接系統(tǒng)，可以順利的完成啟動、加速、同步、拼接、減速、停止等動作。與原盤紙拼接系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)具有以下優(yōu)特點：

（1）由于實現(xiàn)了卷煙機高速拼接，直接提高了卷煙生產(chǎn)產(chǎn)量，提高了卷接設備有效作業(yè)率。

（2）當卷煙機采用無膠帶拼接方式對盤紙進行拼接的時候，不再需要提前防止膠帶紙，節(jié)省了膠帶紙，節(jié)約意義重大。

（3）該裝置設有“加速長度（可根據(jù)主機實際狀態(tài)做出相應的調(diào)整，主要用于精確調(diào)整加速段輔料消耗量）”、“剩余延時（從主機左側(cè)盤紙直徑到達拼接直徑時開始計算，保證主軸運行過此長度時加速軸加速至主軸實際運行速度，與此同時拼接軸啟動拼接功能，主要用于精調(diào)紙芯剩余輔料消耗量）”，可由擋車工根據(jù)需要進行調(diào)整，以達到卷煙機最佳拼接拼接狀態(tài)。

（4）該裝置基本獨立，但操作方便，改造后的卷煙機盤紙供紙裝置與原有系統(tǒng)的操作功能和操作方式基本保持一致。

4 經(jīng)濟效益

現(xiàn)在通過盤紙拼接改造可使卷煙機每更換一次盤紙進紙量由12米降為6米以下，也就是每天每臺卷接設備最少節(jié)約盤紙6米×165=990米。以一擁有15臺ZJ17卷接機組的卷煙廠為例，則每天可節(jié)約15×990米=14850米盤紙。

改造之前的盤紙拼接方式使用膠帶進行拼接，按照膠帶紙的使用速度，每班每臺機組平均15天使用一盤膠帶紙，一臺車一個月三班生產(chǎn)最少要用6盤膠紙，按照每盤膠紙20元計算，一個月每臺車使用膠紙的費用為240元，以一擁有15臺ZJ17卷接機組的卷煙廠為例，一個月節(jié)省3600元，一年節(jié)省43600元。

參考文獻：

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