徐俊敏 黎明星

摘 要：本課題通過(guò)對(duì)裝箱站鋪料方式和程序進(jìn)行研究，在S7-SCL和Comunication interface上優(yōu)化裝箱站在裝箱時(shí)的動(dòng)作步驟，硬件上調(diào)節(jié)裝箱站鋪料翻板的角度，并減少每箱物料投放的重量，使Garbuio裝箱站在鋪料時(shí)更加均勻，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過(guò)多、在煙箱邊緣鋪料時(shí)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費(fèi)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：裝箱站；工控PLC；程序優(yōu)化；煙草類

通過(guò)研究Garbuio煙絲裝箱站裝箱時(shí)鋪料的步驟程序，結(jié)合Garbuio裝箱站的硬件設(shè)備，使Garbuio裝箱站在鋪料時(shí)更加均勻，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過(guò)多、在煙箱邊緣鋪料時(shí)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費(fèi)問(wèn)題，提高了原材料利用率。

我國(guó)的煙草行業(yè)自2003年工商分開以來(lái)，迎來(lái)了迅猛發(fā)展的黃金十年，卷煙銷量和結(jié)構(gòu)大幅度提升，2014年煙草稅利相比2004年增長(zhǎng)了近5倍。在這黃金十年中，卷煙產(chǎn)量的大幅度提升，很大程度上得益于科技的發(fā)展和工控自動(dòng)化在卷煙制造行業(yè)的成熟運(yùn)用。原國(guó)家煙草專賣局局長(zhǎng)姜成康曾經(jīng)指出“技術(shù)創(chuàng)新是品牌發(fā)展的源泉，是卷煙上水平的核心?！倍嗄陙?lái)，煙草行業(yè)在政策和投入等方面都致力于推進(jìn)科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和服務(wù)創(chuàng)新。毋庸置疑，科技創(chuàng)新可以提高行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)產(chǎn)品知名度、美譽(yù)度、安全度的提高，促進(jìn)卷煙銷量的平穩(wěn)發(fā)展和銷售結(jié)構(gòu)合理上升。杭州卷煙廠經(jīng)過(guò)“十一五”異地技改，實(shí)現(xiàn)了卷煙制造自動(dòng)化全覆蓋。在科技帶來(lái)高效精確的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。文章就是要探討并解決自動(dòng)控制下煙絲裝箱站煙絲溢出的問(wèn)題。

首先，我們要了解煙絲裝箱站的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。煙絲裝箱站是一條把經(jīng)過(guò)烘絲步驟的半成品煙絲均勻裝載到每個(gè)固定煙箱的生產(chǎn)線，目前杭州卷煙廠引進(jìn)的是意大利GD公司研發(fā)的Garbuio煙絲裝箱生產(chǎn)線（如圖1所示）。該裝箱站由兩個(gè)裝箱機(jī)頭組成，包括每個(gè)機(jī)頭的進(jìn)料帆布和連接兩個(gè)機(jī)頭的分配行車、帆布。分配行車根據(jù)設(shè)定要求把物料輸送到每個(gè)裝箱機(jī)頭。

圖1

在進(jìn)行物料裝箱之前，裝箱機(jī)頭下方的一個(gè)密封塊在氣缸的頂升下升起，使得由滾筒輸送機(jī)運(yùn)送過(guò)來(lái)的空箱在該位置停下。然后密封塊在重力作用下回原位。

當(dāng)裝箱站收到裝箱指令時(shí)，分配行車根據(jù)程序設(shè)定選擇其中一個(gè)裝箱機(jī)頭進(jìn)行物料分配，而裝箱機(jī)頭上方的到位檢測(cè)接近開關(guān)控制分配行車的停車位置。分配行車上的帆布電機(jī)也是根據(jù)行車的需求可以進(jìn)行正反運(yùn)動(dòng)。

分配行車上方連接一條長(zhǎng)輸送帶并與之成90°，當(dāng)物料從分配行車上方的長(zhǎng)輸送帶輸送到分配行車后，根據(jù)選擇，隨之分配到指定的裝箱機(jī)頭上的進(jìn)料帆布，在進(jìn)料帆布位置控制光電管和機(jī)頭鋪料翻板的配合下，物料均勻的投放到機(jī)頭下方的待裝空箱里。當(dāng)物料裝箱到達(dá)設(shè)定重量，同時(shí)裝在機(jī)頭漏斗下方的物料檢測(cè)光電管檢測(cè)到有料信號(hào)時(shí)，分配行車停止在該機(jī)頭上方投料，并把物料輸送到另一個(gè)裝箱機(jī)頭，與之前步驟一樣把物料投放到在該機(jī)頭下方的待裝空箱中。而裝好物料的箱子由輸送滾筒輸送到裝箱站外。如此循環(huán)動(dòng)作，把物料源源不斷的裝入空箱中。

目前裝箱站在裝載填充值比較高的煙絲時(shí)，溢出煙絲會(huì)比較多，在地上堆積的煙絲過(guò)高很容易造成空煙箱無(wú)法正常通行，需要人工進(jìn)行清掃。這樣既延誤了生產(chǎn)，同時(shí)也會(huì)存在一定的安全隱患。經(jīng)技術(shù)人員觀察分析，造成該現(xiàn)象的主要原因有以下幾方面：

一方面，Garbuio裝箱站在裝箱過(guò)程中裝箱動(dòng)作不夠合理，這主要是硬件和軟件設(shè)計(jì)所造成的。硬件上經(jīng)過(guò)前期的觀察和研究，發(fā)現(xiàn)Garbuio裝箱站在裝箱鋪料時(shí)主要通過(guò)九個(gè)步驟來(lái)完成，物料分配行車按九宮格的順序與鋪料翻板開合角度配合，使得煙絲物料堆放于煙箱之中。而在裝箱鋪料的九個(gè)步驟中，第一與第九個(gè)步驟行車在煙箱邊緣鋪料時(shí)，動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致煙絲堆積高度高于煙箱正常高度，迫使一部分煙絲溢出到裝箱站設(shè)備上，影響到裝箱站設(shè)備的正常運(yùn)行。我們通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)與分析，在行車第一與第九個(gè)步驟鋪料動(dòng)作過(guò)程中，減少與之配合的鋪料翻板角度，由原來(lái)鋪料翻板與進(jìn)料行車成20°角改為25°，使得下落的物料遠(yuǎn)離料想邊緣，盡量向箱子中間集中。軟件上，由于控制裝箱的PLC程序未能有效結(jié)合實(shí)際，使得裝箱動(dòng)作在時(shí)間分配上不合理，其每一步驟的運(yùn)行時(shí)間均為2S，經(jīng)過(guò)程序優(yōu)化改進(jìn)，把該動(dòng)作中的前三個(gè)步驟運(yùn)行時(shí)間改為1.5S。即實(shí)現(xiàn)物料投放過(guò)程中，減少物料在料箱邊緣投放動(dòng)作時(shí)間，避免煙絲投放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致溢出，使得該過(guò)程更加有效的實(shí)現(xiàn)。

另一方面，當(dāng)裝箱站頻繁起停時(shí)，運(yùn)輸物料的長(zhǎng)帆布與裝箱站的帆布配合上存在一定時(shí)間差，使得葉絲在裝箱過(guò)程中未能進(jìn)行均勻分配。這也是造成葉絲溢出的原因。解決該問(wèn)題，我們通過(guò)評(píng)估長(zhǎng)帆布與布料帆布電機(jī)變頻器的上升斜坡時(shí)間，按帆布運(yùn)動(dòng)的邏輯順序，精確設(shè)定每個(gè)帆布電機(jī)變頻器的上升斜坡時(shí)間，既不能使每條帆布電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，容易造成煙絲堵塞，又不能設(shè)得過(guò)短，效果不明顯。經(jīng)過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)，將長(zhǎng)帆布電機(jī)變頻器的上升斜坡時(shí)間設(shè)為0.4s，每條帆布電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間間隔為0.1s。即下一級(jí)帆布起動(dòng)時(shí)間比上一級(jí)起動(dòng)時(shí)間延遲0.1s。在此條件下，煙絲在帆布輸送中比較均勻且不容易造成堵塞。為葉絲能夠在下游設(shè)備均勻分配提供了保障。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在改進(jìn)前，以其中一條生產(chǎn)線的裝箱站為例，按照目前生產(chǎn)線8000kg/h生產(chǎn)能力來(lái)計(jì)算的話，每一批裝箱生產(chǎn)會(huì)造成將近5kg左右煙絲的溢出浪費(fèi)，而改進(jìn)后，由此引起的煙絲損耗在每批次2kg以下。按每個(gè)班生產(chǎn)產(chǎn)生15kg左右長(zhǎng)嘴利群的溢出煙絲計(jì)算，每公斤煙絲價(jià)值60元人民幣，一個(gè)班就可以減少將近有900元人民幣的損失，按一天三班考慮，一年工作日250天計(jì)算，該措施至少能挽回高達(dá)675000人民幣的損失。由此可見，降低由于鋪料方式引起的煙絲浪費(fèi)刻不容緩。而通過(guò)以上兩個(gè)措施問(wèn)題的應(yīng)用，有效的減少了裝箱站煙箱裝料過(guò)多、在煙箱邊緣鋪料時(shí)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物料投放高于煙箱箱壁而引起的煙絲浪費(fèi)問(wèn)題。