CN101349917A - 一种控制卷烟输送和存储的系统和方法 - Google Patents

一种控制卷烟输送和存储的系统和方法 Download PDF

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张海平
吴祖发
李冰洋
王晶
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Abstract

本发明公开了一种控制卷烟输送和存储的系统方法，电气控制显示终端位于电气控制柜之上；电气控制柜包括电气控制单元；现场监测元件与电气控制单元连接，用于采集数据并发给电气控制单元；电气控制单元通过控制网络分别与电气控制显示终端和存储输送伺服驱动装置连接，用于将电气控制单元处理结果数据发送给电气控制显示终端和存储输送伺服驱动装置；存储输送伺服驱动装置与电气执行机构连接，用于控制电气执行机构。采用了本发明的技术方案，能够精确计算烟支存储量，运行稳定，故障率低，而且能够保证烟支在传输过程中的连续稳定，从而保证了烟支的质量。

Description

一种控制卷烟输送和存储的系统和方法
技术领域
本发明涉及卷烟生产技术领域，尤其涉及一种控制卷烟输送和存储的系统和方法。
背景技术
在卷烟生产的过程中，目前烟支的输送和存储设备包括以下几种：Match(YF11)、Comflex(YF12)、S90。
Match为80年代从国外引进的技术，机械、电气系统运行存在不稳定状况。在机械部分主要表现为：一些传动元器件、轴承易磨损，翻盘不稳定、卡盘等现象。电气部分主要表现为：由于系统采用的是微机线路板造成控制系统老化，运行不稳定，元器件(如电机、线路板等)易损坏，故障率高。
Comflex是在Match的基础上主要将控制系统进行了升级改造，控制系统采用PLC控制，对机械部分的改动不大。同样存在因动作复杂导致一些传动元器件、轴承易磨损，翻盘不稳定、卡盘等现象，检测元件易损坏。
S90是在Comflex的升级产品，简化了很多动作，性能得到很大的提升。但是产品的控制系统采用的是MKII线路板，而且驱动板采用的是意大利GD公司自己生产的产品，不是工业级的产品，造成整个系统运行不稳定，波动大，影响烟支质量，而且整个系统的监测元件多，在烟支存储量的计算、烟层高度检测方面电气设计很不合理。
同时，S90的料位高度传感器采用三个接近开关分度检测，不仅造成料位高度的不连续性，而且导致进入存储器烟支不稳定，影响烟支质量；S90烟支在提升过程中动作不连续，对上、下游设备的速度跟踪不精确，导致烟支在传输过程中质量下降；S90检测元器件多，故障点多，不便于维修；S90系统的烟支存储量是靠螺旋弹簧计算的，不仅精度差，而且故障率很高；S90缺少人机界面，直观性差，不利于生产调整和设备检修，影响工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种控制卷烟输送和存储的系统和方法，能够精确计算烟支存储量，运行稳定，故障率低，而且能够保证烟支在传输过程中的连续稳定，从而保证了烟支的质量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种控制卷烟输送和存储的系统，包括电气控制柜、电气控制显示终端、控制网络、存储输送伺服驱动装置、电气执行机构和现场监测元件，所述电气控制显示终端位于所述电气控制柜之上；所述电气控制柜包括电气控制单元；所述现场监测元件与所述电气控制单元连接，用于采集数据并发给所述电气控制单元；所述电气控制单元通过所述控制网络分别与所述电气控制显示终端和所述存储输送伺服驱动装置连接，用于将所述电气控制单元处理结果数据发送给所述电气控制显示终端和所述存储输送伺服驱动装置；所述存储输送伺服驱动装置与所述电气执行机构连接，用于控制所述电气执行机构。
所述电气控制单元进一步包括中央控制单元、输入输出模块和网络通讯模块，所述中央控制单元用于系统控制和计算，并控制所述网络通讯模块，所述输入输出模块用于采集现场的数字量和模拟量信号，并发送给所述中央控制单元，所述网络通讯模块与所述控制网络连接，用于网络通讯。
所述电气控制显示终端可以是工业计算机或者触摸屏，用于输入控制信号和控制参数，并用于查询和监视系统工作状态。
所述控制网络还包括网络适配单元，所述网络适配单元用于扩展网络控制能力。
所述存储输送伺服驱动装置进一步包括不少于两个伺服驱动模块，用于控制所述电气执行机构。
所述电气执行机构进一步包括不少于两个伺服电机。
所述现场监测元件进一步包括绝对值编码器、现场传感器、料位传感器和速度监测元件，所述绝对值编码器用于采集设备位置信号，所述现场传感器用于监测现场的工作状态，所述料位传感器用于采集料位高度，所述速度监测元件用于监测上游设备和下游设备的速度信号。
一种控制卷烟输送和存储的方法，包括以下步骤：
A、现场监测元件采集上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数；
B、通过电气控制显示终端输入控制指令和控制参数到电气控制单元；
C、所述现场监测元件将所述上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数发送给所述电气控制单元；
D、所述电气控制进行处理后，将产生的控制参数发送给所述电气控制显示终端和存储输送伺服驱动装置；
E、所述存储输送伺服驱动装置控制电气执行机构动作；
F、所述电气控制显示终端显示工作状态和所述控制参数。
步骤E进一步包括以下步骤：
如果上游设备停机，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到所述烟支存储器里没有烟支或者低于预设值；
如果下游设备停机，控制所述烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到所述烟支存储器里装满烟支或者高于预设值；
如果上游设备的速度大于下游设备的速度，控制所述烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到所述烟支存储器里装满烟支或者高于预设值，并控制上游设备停机；
如果上游设备的速度小于下游设备的速度，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到所述烟支存储器里没有烟支或者低于预设值，并控制下游设备停机。
通过料位传感器获取所述烟支存储器中烟支层的高度。
采用了本发明的技术方案，采用工业级的PLC和伺服控制器替代非工业级的产品作为本系统的主要控制元件，不仅精度高、寿命长、运行稳定，而且故障率极低(小于1％)；采用绝对值编码器替代压力弹簧来作为计算烟支存储量，精度高、运行稳定、故障率低；减少检测元件，故障点少，便于检修；而且简化烟支传输的动作，这样就更好的保证了烟支质量；采用编码器替代三个接近开关作为料位传感器，保证烟支烟支在传输过程中的连续稳定，更好的保证了烟支的质量；增加人机界面，不仅整个烟支传输过程的参数都可以通过人机界面对相关的参数进行调整，而且还可以通过人机界面显示整个控制系统的元器件诊断状态，方便设备维护人员对设备进行检修；人机界面的参数调整设置了两级密码保护，这样更便于生产管理和生产的连续稳定性。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中控制卷烟输送和存储系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式中控制卷烟输送和存储系统的结构示意图。如图1所示，该控制卷烟输送和存储系统包括电气控制柜20、电气控制显示终端10、控制网络、存储输送伺服驱动装置、电气执行机构和现场监测元件。其中，电气控制柜包括电气控制单元21，电气控制单元进一步包括中央控制单元212、输入输出模块213和网络通讯模块211；存储输送伺服驱动装置进一步包括不少于两个伺服驱动模块31；电气执行机构进一步包括不少于两个伺服电机32；现场监测元件进一步包括绝对值编码器41、现场传感器42、料位传感器44和速度监测元件43。
电气控制单元中的网络通讯模块受到中央控制单元控制，通过控制网络与电气控制显示终端连接，电气控制显示终端可以是工业计算机或者触摸屏或者其它显示模板，位于电气控制柜之上，用于输入控制信号和控制参数，并用于查询和监视整个卷烟输送和存储系统的工作状态。通过该显示终端，操作者可以输入控制信号和控制参数，并能够操作、查询和监视系统工作状态。高级管理员同样可以通过该显示终端改变操作模式，实现调试、试运行、正常操作等功能，以满足各种不同层次的需要。
电气控制单元中的中央控制单元用于系统控制和计算，通过控制网络与作为存储输送伺服驱动装置的伺服驱动模块连接，其中对于存储器的驱动机构和为之供给、传输的控制机构必须是同步的。
伺服驱动模块与作为电气执行机构的伺服电机连接，控制其动作，以完成不同的功能。
电气控制单元中的输入输出模块用于采集现场的数字量和模拟量信号，并发送给中央控制单元，其通过控制网络与现场监测元件中的现场传感器、料位传感器和速度监测元件连接，现场传感器用于监测现场的工作状态，料位传感器用于采集料位高度，速度监测元件用于监测上游设备和下游设备的速度信号。电气控制单元还与现场监测元件中的绝对值编码器连接，绝对值编码器用于采集设备位置信号。
控制网络主要以双绞线或者其它通讯电缆连接该系统的各个单元，可以通过工业以太网或者现场网络总线向电气控制显示终端、存储输送伺服驱动装置传递参数和控制信号，同时可以向电气控制单元采集来自电气控制显示终端、存储输送伺服驱动装置和现场监测元件的信号参数，并配置有网络适配单元，置于电气控制柜内，以扩展整个系统的网络控制能力。
下面介绍控制卷烟输送和存储的流程：
现场监测元件采集上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数，对于上游的卷烟机和下游的包装机，需要采集相关的速度信号进行计算，而对于现场的设备，需要监控几乎所有的信号参数，包括烟层高度、电机速度和状态、设备的运行状态和位置等，还包括操作人员的输入参数、工艺要求等。
操作者通过电气控制显示终端输入控制指令和控制参数到电气控制单元，控制本系统的停止、调试、手动及自动运行。
还可以通过现场监测元件将上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数发送给电气控制单元。
电气控制进行处理后，将产生的控制参数发送给电气控制显示终端和存储输送伺服驱动装置。
存储输送伺服驱动装置控制电气执行机构动作，其中通过料位传感器获取烟支存储器中烟支层的高度，当烟层高度超过设定值后启动后续条件，对系统的运行进行调节，保证系统运行连续稳定。
如果上游设备停机，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到烟支存储器里没有烟支或者低于预设值。
如果下游设备停机，控制烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到烟支存储器里装满烟支或者高于预设值。
如果上游设备的速度大于下游设备的速度，控制烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到烟支存储器里装满烟支或者高于预设值，并控制上游设备停机。
如果上游设备的速度小于下游设备的速度，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到烟支存储器里没有烟支或者低于预设值，并控制下游设备停机。
该系统的运行速度等多项参数可以根据不同的现场环境要求调节，一旦必要的参数输入，可以自动达到稳定运行电气控制显示终端可以显示工作状态和控制参数，并进行警报、控制参数等的输入、显示和存储。
运用本发明后，在实际生产中的事故率明显减少，同样操作者的工作强度明显减少；操作者和高级管理员可以很容易的查看操作参数、生产记录、故障报警，大大提高了对卷烟和设备的监控；不但提高了开机率，并且提高了上下游相关设备的工作效率；可以大量的存储烟支，存储能力达到90000支，甚至可以达到140000支以上；高速的存储和输送卷烟，速度可以达到6500支/分，甚至可以到达16000支/分。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，包括电气控制柜、电气控制显示终端、控制网络、存储输送伺服驱动装置、电气执行机构和现场监测元件，所述电气控制显示终端位于所述电气控制柜之上；所述电气控制柜包括电气控制单元；所述现场监测元件与所述电气控制单元连接，用于采集数据并发给所述电气控制单元；所述电气控制单元通过所述控制网络分别与所述电气控制显示终端和所述存储输送伺服驱动装置连接，用于将所述电气控制单元处理结果数据发送给所述电气控制显示终端和所述存储输送伺服驱动装置；所述存储输送伺服驱动装置与所述电气执行机构连接，用于控制所述电气执行机构。
2、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述电气控制单元进一步包括中央控制单元、输入输出模块和网络通讯模块，所述中央控制单元用于系统控制和计算，并控制所述网络通讯模块，所述输入输出模块用于采集现场的数字量和模拟量信号，并发送给所述中央控制单元，所述网络通讯模块与所述控制网络连接，用于网络通讯。
3、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述电气控制显示终端可以是工业计算机或者触摸屏，用于输入控制信号和控制参数，并用于查询和监视系统工作状态。
4、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述控制网络还包括网络适配单元，所述网络适配单元用于扩展网络控制能力。
5、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述存储输送伺服驱动装置进一步包括不少于两个伺服驱动模块，用于控制所述电气执行机构。
6、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述电气执行机构进一步包括不少于两个伺服电机。
7、根据权利要求1所述的一种控制卷烟输送和存储的系统，其特征在于，所述现场监测元件进一步包括绝对值编码器、现场传感器、料位传感器和速度监测元件，所述绝对值编码器用于采集设备位置信号，所述现场传感器用于监测现场的工作状态，所述料位传感器用于采集料位高度，所述速度监测元件用于监测上游设备和下游设备的速度信号。
8、一种控制卷烟输送和存储的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、现场监测元件采集上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数；
B、通过电气控制显示终端输入控制指令和控制参数到电气控制单元；
C、所述现场监测元件将所述上游设备和下游设备的速度信号以及现场设备运作参数发送给所述电气控制单元；
D、所述电气控制进行处理后，将产生的控制参数发送给所述电气控制显示终端和存储输送伺服驱动装置；
E、所述存储输送伺服驱动装置控制电气执行机构动作；
F、所述电气控制显示终端显示工作状态和所述控制参数。
9、根据权利要求8所述的一种控制卷烟输送和存储的方法，其特征在于，步骤E进一步包括以下步骤：
如果上游设备停机，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到所述烟支存储器里没有烟支或者低于预设值；
如果下游设备停机，控制所述烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到所述烟支存储器里装满烟支或者高于预设值；
如果上游设备的速度大于下游设备的速度，控制所述烟支存储器存储上游设备输送的烟支，直到所述烟支存储器里装满烟支或者高于预设值，并控制上游设备停机；
如果上游设备的速度小于下游设备的速度，控制烟支存储器将其中的烟支输送给下游设备，直到所述烟支存储器里没有烟支或者低于预设值，并控制下游设备停机。
10、根据权利要求9所述的一种控制卷烟输送和存储的方法，其特征在于，通过料位传感器获取所述烟支存储器中烟支层的高度。
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