卷煙機PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

MK9一5卷煙機是英國MOLINS公司七十年代的產(chǎn)品，其電氣控制部分采用以INTEL g080為主的電子邏輯線路板和繼電器組成控制系統(tǒng)，充分體現(xiàn)當(dāng)時的技術(shù)水平，目前在許多中小型卷煙廠仍是主要的卷煙卷接生產(chǎn)設(shè)備。隨著微型計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是經(jīng)過多年的運行，電路逐漸老化，故障率也隨著增加，維修工作越來越繁重，直接影響到工廠正常的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，必須對MK9-5卷煙機的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之具有更為先進(jìn)的控制和監(jiān)測功能，以適應(yīng)高效率安全生產(chǎn)的要求。

2、系統(tǒng)方案的確定

MK9-5卷煙機電氣控制臺改造的指導(dǎo)思想是：機電分離，集中控制，實時監(jiān)控。其目的在于將電氣控制系統(tǒng)與機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上相分離，以利于機電系統(tǒng)的維護(hù)和修理，將分離式硬件邏輯控制系統(tǒng)改為模塊化集中控制，以提高煙機控制水平，增強系統(tǒng)的可靠性：運用智能化技術(shù)對煙機運行進(jìn)行實時監(jiān)控，給操作工以指導(dǎo)。

根據(jù)上述指導(dǎo)思想，通過調(diào)查研究和消化吸收原機控制系統(tǒng)的技術(shù)，提出采用三菱A2AS可編程序控制器(以下簡稱PLC)和工業(yè)控制計算機(以下簡稱IPC)相結(jié)合的控制方案。其中PLC主要完成機檢測和控制任務(wù)，而IPC主要完成監(jiān)測管理、數(shù)據(jù)采集和人機界面等任務(wù)。經(jīng)過反復(fù)論證和選擇比較，認(rèn)為采用PLUIPC控制方案更能體現(xiàn)信息管理集中優(yōu)化和控制系統(tǒng)實用可靠的優(yōu)點。

3、系統(tǒng)框圖和配置

經(jīng)過消化吸收電氣控制系統(tǒng)的原始電路圖并考慮到PLC的工作特點，歸納整理出控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號為：

輸入信號：共有102點，全部為直流輸入信號，主要是各種傳感器輸入信號和主令按鈕輸入信號。

輸出信號：共有106點，全部為直流輸出信號，主要是各種執(zhí)行機構(gòu)的輸出和指示燈輸出信號。

中斷信號：卷煙機的刀頭信號、跑條信號和盤紙拼接信號需要控制系統(tǒng)立即作出響應(yīng)，因此將這三個信號作為中斷信號輸入PLC。

通訊信號：PLC運行過程中需要將檢測到的卷煙機的運行狀態(tài)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳送給上位的IPC，同時也需要接收從IPC設(shè)置的有關(guān)運行參數(shù)，在控制系統(tǒng)中采用RS232串行通訊的方式實現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的交換。

根據(jù)上述I/0信號分配情況，控制系統(tǒng)決定選用日本三菱公司的A2AS系列的可編程序控制器，具體的配置是：

底板：AlS35B和A1S55B各一塊。
CPU模塊：A2ASCPU一塊。
輸入模塊：AX42二塊。
輸出模塊：AY42一塊，AY16三塊。
中斷模塊：AI61一塊。
通訊模塊：AlSJ71C24一塊。

其中，兩塊AX42模塊安裝在主底板AlS35B的第0和第1通道，AI61中斷模塊安裝在A1S35B的第2通道，AlSJ71C24通訊模塊安裝在AlS35B的第3通道。輸出模塊AY42和三塊AYl6則分別安裝在擴(kuò)展底板AlS55B的第0至第3通道。硬件構(gòu)成的框圖如上圖所示：

4、主要控制模塊的設(shè)計

卷煙機是一種機、電、光相結(jié)合的生產(chǎn)設(shè)備，其整機運行的自動化水平較高，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，按照工藝過程的要求可分為下述若干個控制模塊。

(l)主電機啟停控制：主電機啟動前，主離合器應(yīng)處于拉開狀態(tài)，確保主電機輕載啟動。當(dāng)所有檢測和控制條件均滿足時，按下啟動按鈕可使主電機輕載啟動，速度為全速的1/3，當(dāng)烙鐵放下產(chǎn)生煙條運行信號后，自動切換為全速運行。當(dāng)機器出現(xiàn)故障，則立即切斷電源并機械制動，保證機器安全。

(2)變頻調(diào)速控制：卷'煙機共有點動速度(1/6全速)、低速(1/3全速)和全速三種運行速度，由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的運行條件產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號控制交流變頻器的速度設(shè)定，從而達(dá)到合適的機器運行速度。

(3)其他電機控制：當(dāng)主電機正常運行后，PLC控制大小風(fēng)機電機、油泵電機、油冷電機、漿糊電機、液壓電機、煙梗電機、料斗電機、振動盤電機和除塵電機開設(shè)運行。這些電機的狀態(tài)都接入交流連鎖控制中，任何電機的異常都會斷開交流連鎖，導(dǎo)致機器停止運行。當(dāng)主電機停止運行后，PLC控制這些電機停止運行。

(4)交流連鎖控制：交流連鎖通常用來保證運行過程中的人員和機器的安全，當(dāng)出現(xiàn)防護(hù)門打開，機械傳動異常，油壓偏低或電機熱敏跳閘等故障時，交流連鎖斷開，機器停止運行。消除故障后，機器才能重新運行。

(5)直流連鎖控制：直流連鎖通常用來保證運行過程中的產(chǎn)品質(zhì)量，當(dāng)出現(xiàn)煙絲缺少，盤紙斷開，跑條等故障時，直流連鎖斷開，機器停止運行。消除故障后，機器才能重新運行。

(6)煙絲料斗控制：當(dāng)主電機啟動運行后，料斗電機自動運轉(zhuǎn)為卷煙機提供煙絲，控制系統(tǒng)同時檢測煙絲料位的高低和控制煙絲的提升速度，保證煙絲供給的均勻連續(xù)。

(7)盤紙拼接控制：當(dāng)二盤盤紙用完后，使用待用的另二盤盤紙通過自動拼接后繼續(xù)為卷煙機提供原料。拼接控制的邏輯比較復(fù)雜，主要包括拼接選通脈沖的監(jiān)測、左右盤紙張力監(jiān)測、左右盤紙耗盡檢測及手動拼接等幾部分。

(8)烙鐵溫度控制：選用日本ORMON智能溫度控制器控制卷煙機的熔鐵溫度，溫度控制器的報警輸出接入PLC的直流連鎖控制中，當(dāng)溫度超限后，PLC的直流連鎖斷開使機器停止運行，同時顯示故障原因。

(9)水松紙拼接控制：當(dāng)-盤水松紙用完后，使用待用的另一盤水松紙通過自動拼接后繼續(xù)為卷煙機提供原料。水松紙的拼接控制的邏輯與盤紙拼接一樣也是包括拼接選通脈沖的監(jiān)測、左右水松紙張力監(jiān)測、左右水松紙耗盡檢測及子動拼接等幾部分。

(10)干燥鼓剔除控制：當(dāng)機器開始運行或出現(xiàn)盤紙或水松紙拼接時，卷煙機會產(chǎn)生部分不合格煙支。這些不合格煙支需要在經(jīng)過干燥鼓時被剔除掉，剔除動作是靠干燥鼓吹氣閥的導(dǎo)通未完成的，準(zhǔn)確的剔除時序則是靠刀頭脈沖信號的同步作用來保證。

(11)數(shù)據(jù)采集：卷煙機運行過程中的二些生產(chǎn)數(shù)據(jù)如產(chǎn)量、原輔材料的消耗、停車故障的次數(shù)和持續(xù)時間等可在PLC中加以統(tǒng)計，統(tǒng)計可按班次進(jìn)行日統(tǒng)計和月統(tǒng)計存儲在盯的寄存器中。上位的IPC可通過盯的通訊模塊讀取這些數(shù)據(jù)提供給生產(chǎn)管理使用。

5、結(jié)束語

本文介紹的在MK9-5型卷煙機中用三菱PLC構(gòu)成的新型先進(jìn)電氣控制系統(tǒng)，經(jīng)過一年多的實際運行，大大提高了整機的可靠性和工作效率，降低了故障率和次品率，減少了原輔材料的消耗，達(dá)到了控制系統(tǒng)的設(shè)討月的。因此，用蘭菱PLC構(gòu)成的卷煙機新型先進(jìn)電氣扣制系統(tǒng)具有較好的使用和推廣價值。