1 前言

      作為中國煙草行業(yè)發(fā)展的中流砥柱，某著名煙草機械企業(yè)是國內(nèi)最早從事煙草機械產(chǎn)品研發(fā)和制造的企業(yè)之一。為打造世界一流的煙草設(shè)備，該企業(yè)始終致力于不斷的技術(shù)創(chuàng)新以及新產(chǎn)品的自主研發(fā)，濾棒成型機的改造即是為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率及安全性。

      自上世紀(jì)八十年代以來，KDF2一直都是濾棒生產(chǎn)的主力機型，以其穩(wěn)定性高、成本低、操作方便、能靈活地進行改造而備受好評。隨著科技的發(fā)展和對成型設(shè)備的研究，K2正面臨著被淘汰的命運。目前市場上出現(xiàn)了三種新型的從德國和意大利引進的濾棒成型機K3、 K4和DF10。K3型生產(chǎn)速度為500m/min，造價高、不穩(wěn)定；K4型生產(chǎn)速度為雙槍1000m/min，造價高、比較穩(wěn)定；DF10型生產(chǎn)速度為雙槍1000m/min，造價高昂、不穩(wěn)定，基本上不再有新設(shè)備引進。但是，相對于這些新機型，K2有其自己的優(yōu)勢：造價低廉、非常穩(wěn)定、能夠靈活的進行改造，比如加香、加爆珠等等。改造后其速度能夠達到500m/min，最高速度為600m/min。

2 工藝簡介

      K2濾棒成型機包括絲束、成型和裝盤三部分。醋酸纖維素絲束經(jīng)過導(dǎo)絲環(huán)、開松器到達開松輥組件，由絲束變成松散的絲帶，再經(jīng)過甘油噴灑及冷熱膠的處理后進入成型機組，開松寬度要達到220mm。

      成型部分由成形紙、接盤輥、托紙輥、刀頭、切割裝置、吹風(fēng)裝置等組成，這部分也是K2的核心部分，也是這次改造的重點部分。這部分的主要動力由一臺主電機提供，其中的虎齒和蝸輪蝸桿是傳動的核心部分，其控制精度高、維護復(fù)雜、對維護人員的素質(zhì)要求也高。這次改造升級的重點也就是把這部分的機械傳動變成電氣傳動，由原來的主電機分離出主電機、接收輥、加速輥、煙槍布袋輥等代替機械傳動，這樣既提高了生產(chǎn)速度也降低了維護的復(fù)雜性。

      濾棒通過成型工藝以后就是一個完成的濾棒，一支濾棒可接四支煙，成型的濾棒經(jīng)過倒立漏斗進入裝盤機進行裝盤。

3 Lenze控制方案

      K2濾棒成型機控制分為開松控制、成型控制、裝盤控制三個相對獨立的控制單元。開松控制中通過調(diào)節(jié)3個開松輥與主電機的速度比例控制縱向開松；橫向開松效果通過風(fēng)泵產(chǎn)生的壓縮空氣進行控制。甘油量、內(nèi)線膠量、封口膠量的給定，需與主傳動同步；高壓噴嘴的空氣壓力需要與主傳動同步。

      在本套方案中，控制軸包括刀頭電機、煙槍布袋輪、接收輪、加速輪、開松輥、甘油電機等運動原件。刀頭電機和接收輪要求相位同步，開松輥和煙槍布袋輪要求速度同步，并且在手動盤車時接收輪要跟隨主電機運行，其余電機都停止。上位機由P500實現(xiàn)，P500通過EPM-S130掛IO端子。P500作為主屏，另外還有個付屏，采用施耐德的低端屏與P500進行ModBusTcp通信，用于修改和顯示開松輥的速度。熱膠和冷膠控制精度較低，采用KinCo的控制器進行控制，與主控P500通過CAN Open通信進行連接。電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖。

圖1電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

       成型機的刀頭裝有兩把刀，刀頭以2000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，切割濾嘴條，防止刀頭傷人，在刀頭上裝有保護罩殼，罩殼壁內(nèi)裝有隔音海綿，減小噪音；罩殼內(nèi)有聯(lián)鎖裝置，當(dāng)聯(lián)鎖解除，可以打開罩殼。如果在機器運轉(zhuǎn)時，聯(lián)鎖螺釘松開，通過連鎖切斷安全電流回路，機器停止工作，并通過PLC觸發(fā)觸摸屏顯示具體操作部位圖和相關(guān)防護罩提示語。當(dāng)?shù)额^罩殼打開或聯(lián)鎖螺釘松開時，都不可能開動機器，只有當(dāng)罩殼關(guān)上，聯(lián)鎖螺釘旋緊后，主電機才能啟動。另外還有溫度控制、緊急停車控制、成形紙控制、報表生成等，控制結(jié)構(gòu)圖如下圖。

圖2 控制結(jié)構(gòu)圖

4 Lenze亮點

① Lenze公司推出的i700控制器，可以實現(xiàn)雙軸應(yīng)用，采用直流母線供電方式，節(jié)省了繁瑣的接線，性價比高。

② Lenze公司推出的P500一體機，實現(xiàn)了PLC與觸摸屏的融合。PLC采用CoDeSys平臺，易于學(xué)習(xí)且支持多種通信形式。

③ Lenze 的選型工具DSD能夠根據(jù)客戶提供的參數(shù)進行選型計算，大大地減少了運算量并為以后的調(diào)試提供依據(jù)。

④ Lenze公司在自動化領(lǐng)域深耕多年，積累了豐厚的經(jīng)驗，使用Lenze公司的Fast模板能夠使現(xiàn)場工程師做20%的工作完成80%的任務(wù)。

⑤Lenze的自動化和驅(qū)動產(chǎn)品豐富，從減速機、電機、伺服電機、伺服控制器到PLC、觸摸屏等覆蓋面非常廣。從需求層次上來說有高端產(chǎn)品，也有中低端產(chǎn)品。能夠滿足高中端客戶不同層次的需求。

5 展望

      作為濾棒成型機的主力機型K2，在國內(nèi)市場上存量非常大。自上世紀(jì)八十年代至今有30多年的歷史并且不斷改善，本次的升級改造也基于目前市場上最新款的K4。改造后能保持原有的穩(wěn)定性，在產(chǎn)量上能夠和K3持平，而K3和K4基本上沒有可改造的地方，所以此次改造在煙草市場上具有很大潛力。