赵迎春

(营口职业技术学院 电子工程系，辽宁 营口 115000)



YJ17供料成条机电气系统的设计与研究

赵迎春

(营口职业技术学院 电子工程系，辽宁 营口 115000)

YJ17型卷烟机是目前国内卷烟生产的主流机型，YJ17供料成条机是其中非常重要的前端供料设备。阐述了电气系统的主要设计和德国西门子PLCS7-400的核心控制功能，介绍了PLC运用内部的计量料槽料位控制程序和烟丝进料控制程序等驱动外部的电气设备，以及实现陡角提丝带控制和计量料槽控制的过程。结果表明，该系统具有稳定性好、控制精度高、降低物耗等优点。

供料成条机；PLC；计量料槽；陡角提丝带

YJ17型卷烟机引进德国Hauni公司的PROTOS70技术，是由常德烟草机械有限责任公司生产制造的高速卷烟机，是国内大部分卷烟厂正在使用的高速卷接设备。该设备集机、电、气、液、光于一体，具有烟支质量好、稳定性好、节省原辅材料、剔除点准确等特点。YJ17型卷烟机包括YJ17供料成条机和YJ17卷制成型机。

YJ17供料成条机控制系统采用德国西门子PLCS7-400为核心，PLC运用内部的计量料槽料位控制程序、烟丝进料控制程序、启动停止程序等驱动外部的电气设备，实现陡角提丝带控制和计量料槽控制等等，同时PLC故障处理程序接收所有警告和停机警报信号并且在故障显示器上显示出来。

1　系统工作过程

YJ17供料成条机的作用是把供丝系统送来的烟丝予以松散并去除铁屑、烟梗等后，由吸丝带将重量均匀的烟丝条送到后面的卷制成型机。YJ17供料成条机工作的稳定性和控制精度会严重影响到卷制成型机的产品质量，从烟丝贮料区中取出的烟丝数量决定了向后端设备输送的烟丝量，同时PLC通过调节陡角提丝带和针辊的速度以适应后端设备的生产速率。

系统整体工作流程如图1所示。烟丝进料系统、风送装置和预供丝体都受PLC烟丝进料控制程序监控。烟丝由负压管从进料系统被吸入风送装置，管道上装有截断阀，其打开时可向风送装置装料，管中的空气速度受空气速度监测器A104监测并显示出来。风送装置中的烟丝一旦降至最低料位，落料板即打开，烟丝便落入预供丝体中。陡角提丝带从烟丝贮料区取出烟丝向上装入计量料槽。陡角提丝带、计量料槽和针辊都受PLC计量料槽料位控制程序监测。PLC通过调节陡角提丝带的速度来校正料槽料位。陡角提丝带上多余的烟丝由上匀丝辊和下匀丝辊清除。磁铁用来清除烟丝中的金属。针辊从计量料槽中取出烟丝，弹丝辘从针辊的针之间把烟丝拣出，烟丝随即落到送丝带上。送丝带把烟丝送到向下喷射的空气流通道上。空气流把较轻的烟丝向下送至抛丝辊。较重的烟梗颗粒离开空气流到达螺旋回梗机构。螺旋回梗机构把烟梗送至烟梗分离器。抛丝辊把烟丝向上推至吸丝带。吸丝带靠负压吸住烟丝并通过烟道，烟道旁的劈刀盘把多余的烟丝去掉，从而产生均匀的烟丝条。SRM重量控制系统调节劈刀盘的位置来校正烟丝的重量，最后均匀烟丝被送到后端设备。

整个工作流程都受PLC故障处理程序监控。

图1　YJ17供料成条机工作流程

2　输入输出信号功能

YJ17供料成条机控制系统的部分输入输出信号和功能如表1所示。

表1　YJ17供料成条机控制系统信号及功能

3　电气系统主要设计

3.1驱动装置控制

按下操作面板上的启动按钮S22来启动驱动装置M1至M16。当风室和陡角提丝带均处于工作位置(开关S2和S8均闭合)，电动机M1至M8及刷丝辊电动机M11会以恒速运行。陡角提丝带电动机M9和针辊电动机M16分别由速率控制器N1、N2用以调节它们的速率以便和后面卷制成型机的生产速率相匹配。烟丝贮料区内的光电开关B29检测到烟丝不够会发出信号，通过固态继电器V38、V39驱动预供丝辊电动机M14。按下停止按钮S23可以使所有驱动装置停机。如果触动了紧急停机按钮而使驱动装置停机，则吸丝负压电机M1仍保持运行。驱动装置电气原理图如图2所示。

图2　驱动装置电气原理

3.2陡角提丝带控制

当S22启动驱动装置时，先要检查陡角提丝带是否已经推到工作位置(S8闭合)，才允许陡角提丝带运行。同时针辊已由开关S6启动，速率控制器(N1)才开始工作，电动机M9得电，陡角提丝带即启动。M9的速率设定值(SW)由PLC的计量料槽料位控制程序提供。速率控制器N1比较SW和测速发电机B1测到的实际值，然后把M9的速率调整到设定速率。如果后面卷制成型机停机，只要其速率降到某一设定值，S6信号不起作用，针辊不再从计量料槽中取出烟丝，同时N1控制M9停止，陡角提丝带停止，防止了计量料槽过满。

陡角提丝带具有过载保护功能。过载保护器A41监测上匀丝辊的速率，接近开关B22产生频率与上匀丝辊速率成正比的脉冲。如果有异物卡在陡角提丝带和上匀丝辊之间，会使上匀丝辊减速，从而降低B22所产生信号的频率。如果频率降至最低极限(Fmin)之下，A41向PLC故障处理程序传送信息，使驱动装置停机，并发出停机警报“陡角提丝带故障”。当故障消除时，按下S22可使A41重新工作。

陡角提丝带还具有速率调节功能。速率设定值(SW)由计量料槽中的料位(SW1)和烟条速度(SW2)决定。系统用RCP(烟条时钟脉冲)来检测烟条速度，由PLC将其进行F/U数据转换而产生设定值SW2。SW1见下面计量料槽控制。

3.3计量料槽控制

计量料槽控制受PLC计量料槽料位控制程序监控，其作用是控制陡角提丝带的速率。计量料槽中的料位由9个光电开关(LS1至LS9)监测，这些光电开关发出的信号由计量料槽料位监测器送至PLC。当烟丝处于设定料位(SW1)时，应有4个光电开关不被烟丝遮盖，同时有5个被遮盖。在启动阶段，每有一个光电开关不被遮盖就会使陡角提丝带的速率提高一个附加值，LS2、LS5、LS8提高最终速率的3%，LS1、LS4、LS7提高最终速率的7%。当烟丝达到料位设定值时，这种附加增速即终止。在正常运行时，每增加一个光电开关不被遮盖，陡角提丝带的速率便提高10%；每增加一个光电开关被遮盖，速率便降低10%。

如果计量料槽中的烟丝料位超出预定值，则发出警告或停机警报。如果所有的光电开关都不被烟丝遮盖，PLC就触发程序停机并发出停机警报“计量料槽卸空”。如果所有的光电开关都被烟丝遮盖，PLC即发出警告警报“计量料槽满”，同时使速率控制器N1不能工作，陡角提丝带即停止直至计量料槽中的料位下降。如果计量料槽内发生堵塞，PLC也会发出停机警报“计量料槽卸空”，警报之前有12.6s的延时。

4　速率控制器调整

陡角提丝带电动机M9和针辊电动机M16分别有速率控制器N1、N2，在机器卸空时，必须将其调整好。把速率控制器电位器调整到以下位置：R2(Nmin)逆时针方向转到头；R3(Nmax)顺时针方向转到头；R4(Imax) 在N1上为顺时针方向转到头，在N2上为中间位置；R5(Ixr)逆时针方向转到头；R6(Uleit/grob)顺时针方向转到头；R6.1(ULeit/fein)顺时针方向转到头；R7(Vp)逆时针方向转到头，电位器R4、R5和R6封死在这些调整位置上。

把速率控制器端子7和8的接线拆下,此时工作指示灯应熄灭。把10kΩ电位器接到端子7、8和9上。在端子7(-)和8(+)之间接入电压表，利用10kΩ电位器使端子8获得0V电压，检查零点是否调好。调节电位器R2直至电动机刚要启动，这时电动机仍然没有启动但快要启动运转。利用10kΩ电位器使端子8获得10V电压。调节电位器R3使电动机达到预定速率。顺时针方向转动电位器R7直到电动机速率变得不稳定，此时发光二极管“Imax”将开始闪亮。然后再把R7转回少许直到电动机速率又稳定下来，发光二极管“Imax”则应熄灭。把电位器R2、R3和R7封死。在完成上述各种调整后，再恢复正常的接线。

5　结　语

YJ17型卷烟机是目前我国卷烟生产的主流机型，最大烟条速度达490m/min，额定生产能力为7 000支/min，具有强大的人机交互功能和故障报警诊断功能。YJ17供料成条机是其中非常重要的前端供料设备,其采用德国西门子PLCS7-400控制系统，操作方便，维修简单，大大提高了生产效率，保证了产品质量。

[1]何海鹏.ZJ17卷接机组钢印控制的改进[J].烟草科技,2009(10):21-23.

[2]YJ17-YJ27卷接机组编写组.YJ17-YJ27卷接机组[M].北京:中国科学技术出版社,2001.

[3]贾志强.卷接机组控制方式研究[D].洛阳：河南科技大学，2004.

[4]李庆林.卷烟机供丝系统初次定量方案设计及研究[D].洛阳：河南科技大学，2004.

(责任编辑佟金锴校对魏静敏)

DesignandResearchofElectricalSystemforYJ17FeedingStripMachine

ZHAOYing-chun

(YingkouVocationalandTechnicalCollege,ElectronicEngineeringDepartment,Yingkou115000,LiaoningProvince)

YJ17FeedingStripMachineistheveryimportantfrontfeedingdevicefortheYJ17CigaretteMachinewhichisthemainstreammodelfordomesticcigaretteproduction.ThepaperillustratedthemaindesignoftheelectricalsystemandGermanySiemensPLCS7-400′scorecontrolfunction,anddescribedthePLCcontrolprogramofusingtheinternalmeteringtrough′smaterial-levelcontrolprogramandpipetobaccofeedingcontroltodriveexternalelectricalequipmentandimplementthesteep-angleribboncontrolandmeteringtroughcontrol.Practicaloperationprovedthatthesystemhasgoodstability,highcontrolprecision,lowmaterialsconsumptionandsoon.

FeedingStripMachine;PLC;meteringtrough;steep-angleribbon

2015-09-23

辽宁省2012年科研规划项目(LZY11194)；辽宁省“十二五”高等教育科研课题(GHYB110134)；辽宁省2014年专项研究课题(2014071-1)

赵迎春(1978-)，女，辽宁营口人，副教授，硕士。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.007

TS433

A

1673-1603(2016)03-0223-04