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摘要：为实现雪茄卷制机适应不同操作者的操作水平，设计机制雪茄卷制机自适应操作系统。安装在操作平台两端的光电检测装置采集操作人员固定时间30min内的操作次数，西门子s7-200 PLC根据历史操作次数，通过变频器实现机组设备运转速度的自动调节，每次的调节单元为增加或减少1支/min。试验表明，控制系统的平均误差为0.275支/min，最大误差为0.55支/min，最小误差为0.05支/min，消耗物料成本平均降低106.36元/万支。
关键词：MIR-01；自适应系统；雪茄卷制机；自动控制
MIR-01雪茄卷制机恒速运行，无法适应原材料质量和情绪波动等因素造成操作人员的适应能力降低，无法避免原材料浪费、次品增多和操作安全风险加大，自适应操作系统可以提高人员对设备运行的实时适应能力，改善工作效率[1]。
西门子S7-200 PLC具有高可靠性和适应性、操作方便等特点，能够满足现代生产小批量、多品种、多规格和高质量的要求[2]。变频器已经广泛应用于电机调速系统，从而方便实现设备速度柔性调节[3]。
PLC的内置高速计数器可以通过数字量I/O模块实现光电接近开关的计数功能[4]，锁存到寄存器中的数值可以通过比较指令实现目标值与历史数值的比较，将比较结果传送到输出接口，通过变频器实现机组运行速度的调节。设置固定的数据采集周期和机组运行速度的调节档位，直至生产周期结束。
1 系统控制算法
MIR-01雪茄卷制机组由MI和ME两部分组成，操作工在ME铺茄套和MI铺茄衣操作，为采集完整的数据分别在MI和ME的一侧安装光电检测装置。改进前机组固定运行速度为15支/min，机组设计运行速度为10-20支/min，确定初始运行速度为改进前固定速度15支/min，根据实际产量要求最低下限速度为14支/min，考虑保养维修等因素最高上限速度为16支/min，调节范围为14支/min、15支/min和16支/min三个档位，考虑设备的机械承受能力，调节时间间隔设定为30min，上午生产3小时的调节过程如图1所示。
图2中，Mi（i=1，，，6）光电检测装置检测的（i-1）时间单元30min的操作次数，ni（i=0，，，6）为i时间单元机组运转速度（单位：支 /min）。
2 试验验证
2.1 运转速度对比验证
恒速运转烟支输送摆臂有20个齿槽，因此可以将卷制机运行速度精确到0.05支。随机检验20组数据，绘制对比图，如图2所示。
从图2可以看出，理论值与实际值之间存在误差，平均误差为0.275支/min，最大误差为0.55支/min，最小误差为0.05支/min。
2.2 物料消耗成本對比验证
对改进后的卷制机消耗物料成本（消耗烟叶成本）進行统计，分别计算改进前后各1个月（22天）的消耗物料成本，对比如图3所示。
从图3看出，改进后消耗物料成本比改进前显著降低，平均降低106.36元/万支。
3结论
自适应操作系统能够根据30min内的操作水平，自动调整雪茄卷制机的运行速度，通过实际应用检验，系统具有较高的准确度，并起到了降低消耗物料成本的作用。系统仍然存在实时性不够高的缺点，是下一步研究的方向。
参考文献：
[1] MANUAL： Cigarmaking Machine MIR [Z]. Sluis Cigar Machinery General Tobacco Group，2007： 1-12.
[2] 廖常初. PLC编程及应用[M].北京： 机械工业出版社， 2008：10-26.
[3] 曾向阳， 牛璐琳， 熊周喻. 变频水泵替代调节阀在卷烟厂空调系统中的节能应用[J]. 烟 草科技， 2008， （5）：16-18.
[4] 王渝，时献江，邵俊鹏. 基于PLC高速计数器的转速检测系统设计[J]. 机电工程， 2005， 22（1）： 33-35.
关键词：MIR-01；自适应系统；雪茄卷制机；自动控制
MIR-01雪茄卷制机恒速运行，无法适应原材料质量和情绪波动等因素造成操作人员的适应能力降低，无法避免原材料浪费、次品增多和操作安全风险加大，自适应操作系统可以提高人员对设备运行的实时适应能力，改善工作效率[1]。
西门子S7-200 PLC具有高可靠性和适应性、操作方便等特点，能够满足现代生产小批量、多品种、多规格和高质量的要求[2]。变频器已经广泛应用于电机调速系统，从而方便实现设备速度柔性调节[3]。
PLC的内置高速计数器可以通过数字量I/O模块实现光电接近开关的计数功能[4]，锁存到寄存器中的数值可以通过比较指令实现目标值与历史数值的比较，将比较结果传送到输出接口，通过变频器实现机组运行速度的调节。设置固定的数据采集周期和机组运行速度的调节档位，直至生产周期结束。
1 系统控制算法
MIR-01雪茄卷制机组由MI和ME两部分组成，操作工在ME铺茄套和MI铺茄衣操作，为采集完整的数据分别在MI和ME的一侧安装光电检测装置。改进前机组固定运行速度为15支/min，机组设计运行速度为10-20支/min，确定初始运行速度为改进前固定速度15支/min，根据实际产量要求最低下限速度为14支/min，考虑保养维修等因素最高上限速度为16支/min，调节范围为14支/min、15支/min和16支/min三个档位，考虑设备的机械承受能力，调节时间间隔设定为30min，上午生产3小时的调节过程如图1所示。
图2中，Mi（i=1，，，6）光电检测装置检测的（i-1）时间单元30min的操作次数，ni（i=0，，，6）为i时间单元机组运转速度（单位：支 /min）。
2 试验验证
2.1 运转速度对比验证
恒速运转烟支输送摆臂有20个齿槽，因此可以将卷制机运行速度精确到0.05支。随机检验20组数据，绘制对比图，如图2所示。
从图2可以看出，理论值与实际值之间存在误差，平均误差为0.275支/min，最大误差为0.55支/min，最小误差为0.05支/min。
2.2 物料消耗成本對比验证
对改进后的卷制机消耗物料成本（消耗烟叶成本）進行统计，分别计算改进前后各1个月（22天）的消耗物料成本，对比如图3所示。
从图3看出，改进后消耗物料成本比改进前显著降低，平均降低106.36元/万支。
3结论
自适应操作系统能够根据30min内的操作水平，自动调整雪茄卷制机的运行速度，通过实际应用检验，系统具有较高的准确度，并起到了降低消耗物料成本的作用。系统仍然存在实时性不够高的缺点，是下一步研究的方向。
参考文献：
[1] MANUAL： Cigarmaking Machine MIR [Z]. Sluis Cigar Machinery General Tobacco Group，2007： 1-12.
[2] 廖常初. PLC编程及应用[M].北京： 机械工业出版社， 2008：10-26.
[3] 曾向阳， 牛璐琳， 熊周喻. 变频水泵替代调节阀在卷烟厂空调系统中的节能应用[J]. 烟 草科技， 2008， （5）：16-18.
[4] 王渝，时献江，邵俊鹏. 基于PLC高速计数器的转速检测系统设计[J]. 机电工程， 2005， 22（1）： 33-35.