摘要：VE喂絲機是PROTOS卷接機組的喂料裝置。其作用是將前置工序加工的煙絲進行整理、定量、并將均勻連續的煙絲條供應SE機。計量槽是VE喂絲機的組成部分。輸送帶由一直流電機驅動。電機根據機器運轉速度和散料通道內料位監測器監測到的實際料位高度信號→電機無級調速→改變帶速→改變送絲量，使散料滑道內的料位高度盡可能的保持穩定。電機速度的調節及控制通過機器上的A6插件（SE）及系列傳感器來實現。本文主要介紹了PROTOS卷煙機VE計量槽及電控系統的升級改造步驟及效果。由于改造前計量槽經常跑空或堵煙絲，嚴重影響機車的設備效率，故對VE計量槽及電控系統進行升級改造。改造后的計量槽運行可靠、故障率低、維護方便。改造后機車效率明顯提高。

關鍵詞：計量槽、跑空、堵煙絲

　　一、引  言
　　VE喂絲機由料斗、定量喂料裝置、吸絲成型裝置、風機系統和傳動系統組成。VE喂絲機是PROTOS卷接機組的喂料裝置。其作用是將前置工序加工的煙絲進行整理、定量、均勻連續的煙絲條供應SE機。其工作過程為：煙絲→風送→集絲箱→預分配器→儲料區→提升輸送帶→散料滑道→磁軌去鐵磁性物質→棘輥從滑道中定量取出煙絲，平滑軌適得煙絲能順利的從滑道中輸入棘輥→快輥把煙絲梳出針輥→皮帶輸送機上→均勻煙絲層→皮帶輸送煙絲→上空氣噴射器→彈絲轆→結合下空氣噴射器→煙絲進入吸絲通道→吸絲通道內的煙絲→吸絲網帶→煙絲條→煙槍。上空氣噴射器吹落煙絲時較重煙絲及雜質→螺旋輸送機→分離器進行分離。煙絲條形成后由平整器（SRM或MR1）修整。源信號來自裝在刀頭上的掃描器。去除的煙絲→輸送帶→振槽回送到煙絲儲存區。由提升帶→與新煙絲合并→喂料

　　二、改造前的系統組成
　　原電氣系統為繼電器組件和邏輯控制板、運算控制板組合控制方式，控制方式陳舊，故障檢測及維護比較麻煩，易損件過多，備件多、維修費用高，影響生產效率；并且原機器進廠較早，電氣件也存在老化問題，急需更新；另外針輥電機與陡角輸送電機為直流電機，造價高、需維護、易損壞，使用壽命短；其次這兩個電機采用直流調速板控制速度，調速板的調整不便，也存在壽命短的問題；再者，堆料槽料位控制與普托90E新機比較存在缺陷，主要反映在，控制板SE A0-A6易損，料位控制不夠穩定，易造成堆料槽滿、陡角電機頻繁啟停，或堆料槽排空、堵塞而導致主機停車，從而造成原材料的浪費和生產效率下降。

　　三、系統改造技術方案
　　針對以上問題，經在生產現場的實地考察與調研，我對此控制系統進行了如下改造，設計成新型電氣控制系統，以適應我廠生產的需要。
　?。ㄒ唬?、新型控制系統的解決方案
　　將所有的邏輯、運算功能控制器件和電路板取消，用可編程序控制器（PLC）取而代之，由可編程序控制器完成所有邏輯及運算處理；取消直流電機調速板，用變頻調速器和伺服控制器代替；改直流電機為交流電機；改9點檢測堆料槽料位控制方式為15點檢測料位控制方式。
　　1. 將數字量直接接入可編程序控制器
　　各種按鈕、限位開關和開關式傳感器及其它設備的連鎖信號、控制信號接入到可編程序控制器的數字輸入模板，由可編程序控制器的中央處理器CPU進行識別檢測。
　　2. 由可編程序控制器直接輸出數字控制信號
　　本機的執行器件以及給其它設備的信號通過數字輸出模板直接接到接線端子上，可編程序控制器進行邏輯運算后直接輸出各種信號（如：報警，接觸器控制信號，變頻器啟動信號、閥門啟動等）。
　　3. 直流伺服電機換為三相交流電機
　　M9陡角輸送電機，要求跟蹤主機速度，原直流伺服電機與速度控制板N1配合,完成此項任務，由于調速器無速度顯示不便監視，調速板上4個速度控制電位器的調整需要一定的經驗，不方便。
　　使用普通三相電機與變頻調速器配合，技術成熟，調速穩定，接線簡單，壽命長，并且速度由可編程序控制器直接輸出模擬量控制。M16針輥電機，同樣要求跟蹤主機速度，更加快速、嚴格、精確。原機工作方式與M9陡角輸送電機相同，也存在同樣的問題?？紤]到具體針輥工作所要求的快速跟隨特性，在此我選用通用伺服控制器代替變頻調速器，實現技術要求。
　　4. 15點檢測料位，分辨率更高，速度運算更精確
　　采用15個料位檢測開關，料位更準，速度計算量化更細；可編程序控制器的專用計算方法使速度跟隨性更快、更好，替代原計算控制板。
　　5. 新系統維持原電源線路設計
　　電源供給系統維持原設計、各路電源輸出的保護不變、電機工作斷路器和接觸器不變，保留A49頻壓轉換器和F4電機過熱保護器。
　?。ǘ?、新系統的構成及原理
　　該系統集合了可編程序控制器、變頻調速器、伺服控制器，組成控制核心；它與外圍傳感器等輸入部件和執行機構驅動器共同構成一個完整的體系。無論是與其它設備的通訊，還是本機的狀態檢測，動作的完成均可以完美的實現，達到并超過原機功能和技術指標。
　　作為當今最流行的控制模式，它具有明顯的優勢：硬件結構簡單，維護簡便易行，故障率低，控制快速、精確。
　　1．可編程控制系統
　　作為控制核心，它除了可以完成它所擅長的邏輯控制功能，并且已經成功開發了多種運算功能，計算精度也很高；專用控制功能（如PID控制、步進電機控制、高速布爾控制）；特殊的應用功能（如與不同類型、不同品牌的設備進行通訊等）。它廣泛的應用于各種自動控制領域，現在的所有控制，它幾乎都能實現。
　　該系統采用西門子公司的S7-300可編程序控制器，擴展的數字輸入模板可接收48路開關信號，擴展的數字輸出模板可輸出48個開關值，模擬擴展板具有四路模擬輸入和二路模擬輸出。除了滿足本設備現有工作要求外，為將來擴展功能也留下一定的余量，并且很容易與將來整機的可編程控制改造聯網，實現現場總線的控制。
　　軟件使用梯形圖編程，應用了邏輯組合、定時器、計數器、數學運算、PID運算等的功能。
　　數字輸入與輸出在前面板上均有指示燈，能實時反映輸入輸出部件的狀態，可在檢查故障時，進行參照。
　　另外，采用的可編程序控制器各種模板，無特殊型，便于采購。
　　2．電源系統
　　電源系統維持原設計，每一路交直流電都安裝過流保護開關，采用施耐德的動力型小型斷路器，分斷速度快；電機動力輸出采用西門子3VU型斷路器均進行了保護，可靠性得以保證；電機的接觸器為西門子3TF型。
　　控制信號電源均統一為直流24V；電機為交流220V（有二相或三相的）或三相380V，沒有變動；接觸器控制電和閥門等執行器件用電均為交流110V；原變壓器不變即可滿足使用。
　　3．直流電機的改造
　　本供絲機上只有兩臺直流電機，其它的都為交流電機，鑒于以上直流電機的弊端，將其改為交流伺服電機。
　　針輥電機M16的速度由主機SE卷煙部分速度脈沖RCP決定，RCP經過本機的轉換器A49轉換為0-10V電壓信號，由其設定為針輥電機的速度。
　　針輥電機M16與卷煙機速度必須配合精確、快速，否則，卷出的煙支達不到指標，或是過松或是過密，將由核掃描器檢出并剔除，同時引起停車。選用三菱的交流電機伺服控制器和與其匹配的交流伺服電機，可以更加完美的達到控制精度的要求，專業級的組合通用而簡便，調整簡便，速度還具有可視性，速度匹配值可調，運轉平穩，種種優越性顯現非常突出。取剔了原速度控制板N2和直流電機。
　　陡角輸送電機M9的速度由主機卷煙速度與堆料槽的料位雙重因素決定，原系統有一個專門的算法計算出電機速度的設定值，此設定值由主機SE上的A0-A6板算出后，傳送到本機的陡角電機速度控制板N1，由其控制供煙給堆料槽的速度。
　　這種控制中，A0-A6板易損壞，N1調速板不易調整，速度不可監測，速度控制不夠穩定；除此之外，本機與卷煙機SE的信號連線過多，堆料檢測的9個光電開關信號要傳送到卷煙部分的A0-A6板，還要把控制信號返回給本機，連線復雜，不便維修。新型系統采用可編程序控制器直接接收料位信號和SE部分的速度信號，運用PID算法計算速度設定值，由其設定變頻調速器的速度，帶動普通交流電機，替代了原調速板N1和直流電機。此種控制完全克服了原方式的弊病，而且便于維護、價格便宜。
　　4．堆料槽料位檢測的改造
　　原為9點檢測，改為15點檢測，與普托90E的檢測和運算方式一樣。更換了光電檢測板和信號接收控制板。如下圖所示：

　　四、改進后的成果分析
　　改造后PROTOS卷煙機VE新型計量槽監控及電控系統的性能主要表現為：
　　設備的故障點少、維護保養簡單、成本低。
　　以PLC為控制核心，軟件完成邏輯控制、數值分析、計算等功能，取消原線路板及繼電器控制，故障點少、維護保養簡單、成本低，提高了設備的有效作業率。
　　計量槽料位相對均勻、供料平穩，不發生堵塞、空料現象：計量槽料位檢測點由9點改為15點，范圍寬，軟件實現陡角帶電機速度調節，使其速度調節平滑、料位相對平穩，增加檢測計量槽內煙絲上表面的凸凹，調整其相對平穩改善后車布料的均勻度