许昌烟草机械有限责任公司研究所 陈小锋

1.前言

ZL22D机组是英国HAUNI公司早期的嘴棒成型机组，生产速度是400米/分。机组投入使用以来稳定可靠，一直是烟草企业的主力机型之一。但随着时间的流逝及新的科学技术的不断发展进步，该机组的电气系统逐渐暴露出了许多不足之处：

（1）开松部分机械结构老化，维修不便。

（2）盘纸系统控制不精确，调整不方便。

（3）供胶系统控制不能手动设定胶量，控制不精确。

随着新技术的不断出现，PC技术和伺服技术的发展，我们提出滤棒成型机电气升级方案：

控制部分由德国倍福（BECKHOFF)的PC及伦茨公司9400系列伺服系统组成，BECKHOFF基于PC控制技术的理念和Lightbus系统、总线模块以及TwinCAT自动化软件的推出，在自动化技术领域有着里程碑式的历史意义，在传统控制行业，这些产品已被视作为高性能的解决方案，从而被广泛接受。EtherCAT实时以太网解决方案是一种具有前瞻性的高端技术，是前沿控制理念的新生代产物。通迅采用EtherCAT通讯方式总线，EtherCAT是一种用于确定性以太网的高性能工业通信协议；操作面板为CP6201-0001，该面板PC集成了工控机和PLC功能，除能够有效地完成处理及显示任务外，还能够存储历史记录等数据；另外，选择德国倍福（Beckhoff）PC系统，也将远程检测及远程诊断的功能冗余到系统，通过Internet的连接，可以实现故障异地的处理。

2.YL12开松机的方案

A.增加触摸屏人机界面，选用倍福CP6608型，通讯采用EtherCAT总线，转速表及三醋酸甘油酯检测控制器功能用触摸屏替代，显示YL12开松机开松辊转速、线速度、运行比例关系，增塑剂含量等数据。

B.YL12开松机的电控系统进行PC改造，PC代替原YL12开松机PLC，增加甘油监控装置等，控制程序集中在主电控柜的CP6201中。

C.喂入辊对、扩展辊对和输出辊对分别由单独的伺服电机直接驱动，传动结构简单，同时便于在线控制。

3.YL22成型机方案

A.主控制系统：采用倍福CP62系列的PC，作为整个系统的中心处理主站单元。采用EtherCAT总线使电控系统配置的面板PC触摸屏、伺服控制器、IO等器件连成网络，整个网络通过PC来控制，装盘机系统和现场IO系统，通过EtherCAT总线端子模块EK1100，作为系统从站，实现整个系统的数据采样及控制功能。温度信号直接输入IO，并由PC控制，包括胶箱预热、输胶喷嘴、纸加热、输胶软管、上胶泵、熔胶室以及烟枪辅助加热；PC控制程序能正确完成启动、停车、工艺流程控制、检测、上下游逻辑联机和速度给定等整个运行过程控制。

B.CP6608触摸屏：带有EtherCAT接口，完全满足开松机显示所需。触摸屏作为人机界面实时地显示机组的工作状态，能够分类别地显示：

a.运行状态显示：用图型及色彩变换方式显示YL12/YL22/YJ35机各传感器的位置及工作状态；加热器件的温度变化曲线；各伺服电机当前运行的转速、运行比例等；

b.生产设置：设置滤棒的长度、圆周、生产速度以及运行选项等；

c.设定各伺服控制器的工作参数，运行比例等；

d.分作业班组统计生产情况；

e.设置温度、转速控制参数；

f.设置各定时器、计数器控制范围；

g.自动记录并显示故障报警信息及报警时刻，并具有专家帮助故障分析提示功能。

C.主电机系统：采用的是交流伺服电机控制，为保证滤棒长度控制精度此次改造增加大闭环控制方式。主电机和主传动箱之间用同步带代替平皮带传动，同步带传动比准确，提高了机组的动态性能；机组的刹车机构由原机械刹车方式改为伺服电机快速制动方式。

D.盘纸转换机构：采用伺服电机驱动纸加速棍，保证送纸同步性，采用气动元件驱动接纸机构减少换纸动作时间、减少振动保证换纸的可靠性。由于采用不降速换纸，机组的有效作业率提高了，避免了机组频繁降速导致的滤棒吸阻变化的现象。

E.供胶系统：采用伺服电机直接驱动热胶泵和冷胶泵，方便控制胶量。

4.现场IO方案

倍福现场总线端子盒IL2302-B11O，将现场的接近开关信号直接连接，通过EtherCAT总线，减少了中间转换环节，不仅提高了系统的实时响应速度，也降低了故障发生概率。

5.结语

通过倍福IPC、伺服技术的应用，不仅丰富人性化操作界面，提高机器的工作效率，而且减少维护成本，方便人员操作，提高其运行的稳定性。

[1]ZL22D滤棒成型机电气资料[R].2009.

[2]倍福BECKHOFF电气使用手册[R].2010.