贮柜往复布料车精准定位系统的设计与应用

贮柜往复布料车精准定位系统的设计与应用

文远弢，任昌模，张洲，张建，夏同行，郑超，冯焕芬，姚睿

（贵州中烟工业有限责任公司遵义卷烟厂，贵州 遵义 563000）

摘要：针对贮柜往复布料车在布料过程中，往复布料车在找寻所进贮柜后，在寸动过程中每次寸动的距离波动大的缺点，导致贮柜铺料的均匀性较差的情况。设计了一种贮柜往复布料车精准定位系统，该系统主要通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的模拟量输入模块采集距离传感器的检测距离信号，然后通过检测距离的反馈来对往复布料车行走电机通过变频器控制进行微调，从而精准控制往复布料车所停位置。在实际生产运用中，该系统解决贮柜往复布料车定位精准度低的关键问题，从而提高了铺料的均匀性。

关键词：贮柜；往复布料车；精准定位；距离传感器

0引言

贮柜是烟草行业制丝生产线上的关键设备，不同的贮柜有着不同的工艺任务。贮叶柜用于叶片加工工艺线上，对叶片进行贮存，调节叶片、叶丝生产线工艺流量，使之平衡；贮梗柜用于梗加工工艺线上，对经润梗加工后的烟梗进行贮存，调节润梗、蒸梗、压梗、切梗丝等生产工序，使之平衡，达到工艺要求；贮丝柜用于贮丝房，对成品烟丝进行贮存、调节，在适宜的温湿度下供给卷烟机卷烟。贮柜均由柜体头部、柜体、柜体尾部、输送链带、往复布料车、往复辅料车、传动系统、电气系统等部分组成。其中往复布料车是贮柜中的一个非常主要部分，它由传动装置、输送带、机体组成。它的作用是将物料往复成直线条播或步进堆积在往复铺料车上，使物料混合均匀的同时，布满贮柜。在烟丝和烟叶进柜时，烟叶首先进入往复布料车（控制纵向铺料均匀性），然后进入往复铺料车（控制横向铺料长度）。因此，往复布料车是否能够精准定位直接影响了布料的均匀性。

1 存在的问题及分析

贮柜往复布料车的检测装置是接近开关，布料车电机的控制方式是通过启动器控制，在生产线批开始后，通过接近开关的检测来确定该批次所进贮柜，然后通过启动器控制电机进行寸动式的布料，在整个生产过程中，铺料车运转到贮柜端头（接近开关检测位置），往复布料车寸动一次，铺料车反转后再次到贮柜端头（接近开关检测位置），往复布料车寸动一次，直到寸动轨道上的接近开关检测到后反向寸动，如此反复布料。当运行指令发出后，往复布料车电机就按设定参数运行一次，在往复布料车布料的整个过程中没有检测和控制元件，导致每次寸动的距离不一样，寸动的精准度低，该方式下会导致布料不均匀，进而导致铺料高度超标。我们统计10个批次往复布料车寸动的误差。如表1所示。

表1 往复布料车寸动误差调查表     单位：mm

通过以上数据可以看出，往复布料车寸动误差平均值为19.16mm，在该寸动误差下，导致贮柜铺料高度超标，因此，我们需要降低寸动误差值来保证铺料高度达到工艺标准。

2 精准定位系统的设计

2.1 精准定位系统构成

为了降低往复布料车寸动误差，提高往复布料车定位精准度，保证铺料均匀性，使得铺料高度达到工艺标准，我们研究了一种贮柜往复布料车精准定位系统，该系统主要由可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、人机界面（Human Machine Interaction，HMI）、变频器、安装支架、距离传感器等组成，安装支架和距离传感器通过螺栓固定到往复布料车轨道一端，保证距离传感器检测的稳定性和可靠性以及编程的简易性。

2.2精准定位系统工作原理

将距离传感器安装在往复布料车轨道的一端，当往复布料车运行时，距离传感器将检测信号传入中控，通过检测的距离控制往复布料车所停位置来确定所进的贮柜，往复铺料车的往复运动来形成铺料，当往复铺料车运动到一端尽头时，通过接近开关检测反馈信号，往复布料车寸动一次，寸动距离的控制，首先通过变频器控制往复布料车运动，再通过距离传感器的检测信号来保证寸动距离的稳定和精准。

由于往复铺料车宽度是确定的，寸动次数也是确定的，因此往复布料车每次听的位置是确定的。假设往复布料车所停位置分别为2000mm、2300mm、2600mm以此类推，从现在距离传感器检测的位置（2000mm）寸动到下一个位置（2300mm），由于往复布料车惯性和刹车原因，会使得所停位置出现误差，为提升铺料的均匀性，当往复布料车运行到2308mm时才停下，误差值大于了5mm时，采用PLC控制对往复布料车行走电机变频器进行微调，使之误差小于5mm，如果误差值原本就小于5mm时，保持往复布料车所停位置。

针对往复布料车运行过程中超出了往复铺料车的范围，我们还通过距离传感器反馈信号进行报警停机程序的编写，保证了往复布料车精准可靠的运行。

图1贮柜

3 精准定位系统的效果

我们将编译完成的控制程序下载到 PLC 控制器中，并进行在线运行调试。同样统计10个批次往复布料车寸动的误差，如表2所示。

表2 往复布料车寸动误差调查表     单位：mm

通过以上数据可以看出，采用了往复布料车精准定位系统后，往复布料车寸动误差平均值为2.5mm，并对铺料均匀性和铺料高度进行观察和测量，均匀性得到提升，铺料高度全部满足工艺要求。

4 结语

本文通过对贮柜的铺料高度和均匀性进行性调查分析，再结合实际情况，对贮柜往复布料车定位系统进行了改善提升，设计了一种贮柜往复布料车精准定位系统，该系统主要通过可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的模拟量输入模块采集距离传感器的检测距离信号，然后通过检测距离的反馈来对往复布料车行走电机通过变频器控制进行微调，从而精准控制往复布料车所停位置。该系统的设计实现了往复布料车的精准控制，并且可通过距离传感器对往复布料车的位置进行实时监测，从问题的根源出发，优化了往复布料车寸动误差大的问题，提升了铺料的均匀性，解决了铺料高度超标的问题。

[参考文献]

[1]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京:中国轻工业出版社,2016:78-79.

[2]方瑞萍,田德兴,张兴礼,等.对顶式贮叶柜往复布料车输送带双驱动装置的研究及应用[J].科学技术创新,2021(32):6-8.

[3]李云青,刘羽婷.打叶复烤缓冲柜布料均匀性提升措施[J].河南科技,2020(10):41-43.

[4]董伟,郭昌耀,朱皓晨.制丝线储柜铺料控制系统的改进[J].设备管理与维修,2020(17):87-89.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2020.09.43.