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[摘 要]针对垂直烟箱提升机故障率高，运行不稳定，提升大皮带容易错位、断裂等问题，利用西门子的S7—200 PLC和气动装置对原控制系统进行改进。该系统独立于原有的垂直烟箱提升机电控系统，自动分离紧连烟箱，在提升入口处出现堵塞、烟箱错位情况时立即停机报警，避免对提升大皮带的损坏，增强了系统的稳定性，降低了故障率，减少了生产成本，提高了有效作业率。
[关键字]S7—200 PLC 气动装置 垂直烟箱提升机 保护提升皮带
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-145-01
引言：
当前，卷烟企业建筑布局的总体结构大部分都是一楼为生产主体车间，二楼为成品库或成品转运库房，运用这种建筑布局的卷烟生产企业都将会使用垂直烟箱提升机，以实现一条龙式自动化生产储备系统，提升企业的生产自动化能力。垂直烟箱提升机虽不是卷烟产品直接生产机械，但它却是实现生产自动化所必需的，是卷包车间整个流水线系统中最后一个步骤。它的生产工艺流程就是先将每台封箱机生产出的成箱卷烟通过水平输送带传输到垂直提升皮带入口处，然后由垂直提升皮带将成品烟提升到成品库。在实际生产过程中，提升皮带入口处常出现挤烟箱，烟箱错位，烟箱脱落等情况，造成了垂直提升机的故障率高，有时会将提升皮带挤错位甚至将提升皮带挤断，直接影响到整个生产线，增加了生产成本，降低了生产效率。
为了解决上述问题，提高卷包车间整体生产效率，本文拟在保持原有垂直烟箱提升机控制系统的基础上，采用西门子的S7—200 PLC作为主控制器，对所加传感器的输入信号进行分析处理，驱动气动装置，以达到分离烟箱，防止烟箱堵塞，挤烟情况出现时立即停机报警来保护提升皮带的目的，降低垂直烟箱提升机故障率，提高生产效率。
工作流程及存在问题：
垂直烟箱提升机主要有水平输送皮带，提升入口喂料皮带和垂直提升皮带组成。该系统与封箱机连接在一起，是封箱机的下游机。水平输送皮带将各封箱机生产出的成箱卷烟汇集在一起，并将其输送到提升入口喂料皮带处；提升入口喂料皮带由变频器控制，当同步定位传感器感应到垂直提升皮带到位时，该皮带开始运行，将烟箱准确地运输到垂直提升皮带的托盘上；垂直提升皮带连续运转，将托盘上的烟箱提升到成品库。
经过观察分析，垂直烟箱提升机故障率高主要因为提升入口喂料皮带处烟箱连箱，在喂料皮带停止状态下，后部的烟箱推着前部烟箱移动，造成烟箱错位，当垂直提升皮带到位时，喂料皮带不能将烟箱顺利送入托盘，即使送入，或者送不到托盘中央，或者直接掉落，致使提升堵塞；并且堵塞处没有安装保护检测装置，容易造成垂直提升皮带错位或断裂。
系统改进及工作原理：
降低垂直提升机故障率，首先应该解决提升入口喂料皮带处烟箱连箱问题。为了保证垂直提升机原控制系统的完整性，决定另加一套控制系统。控制器为西门子公司的S7-200小型PLC，型号：CPU222CN，并且在离提升入口喂料皮带5000mm处的水平输送皮带下方加装两个漫反射式光电管B1，B2，两光电管的间距为700mm（烟箱规格为450x250x567），用于检测烟箱连箱。在两光电管之间加装一向上运动的汽缸Y1，以分离相连的烟箱，汽缸安装在离第一个光电管567mm处。
一旦两个光电管同时触发，PLC即认为烟箱连箱，立刻驱动汽缸Y1动作，将烟箱分离，分离后汽缸再延迟3S落下，以确保两烟箱之间有足够的距离。这样就可以保证到达提升入口喂料皮带处的烟箱都是分离的，不会相互影响，解决了造成垂直提升机故障的根本性问题。
虽然很大程度上降低了垂直烟箱提升机故障率，但是并不能保证在垂直提升皮带入口处不再有烟箱堵塞情况的发生，比如：人为往水平输送皮带上加烟箱，误操作等等，都会造成烟箱堵塞。为了杜绝垂直提升皮带入口处烟箱堵塞造成的垂直提升皮带错位或断裂，考虑加装堵塞检测装置，以保护提升皮带。
分析得知，垂直提升皮带入口处烟箱堵塞主要因为烟箱在提升托板上的位置不佳，或者烟箱未完全进入托盘，或者烟箱前端已顶出托盘。为了保证烟箱刚好落在提升托盘的中央，在烟箱每次进入托盘的位置前端和后端各加装一个对射式光电管B3，B4，以监视烟箱在托盘中的具体位置，假如烟箱在托盘上前部有突出或者后部有突出，对射式光电管B3或B4即被遮挡，PLC立刻通知垂直提升机停机，并发出报警信息。待故障排除完，按下垂直提升机操作面板上的复位启动按钮后，提升机才会重新运行。这样可以节约纠正垂直皮带或更换垂直皮带的时间，大大提高了垂直提升机的有效作业率。
结语：
改进后，垂直烟箱提升机故障率有很大程度上的降低，虽然偶尔还会出现烟箱未完全到位情况，但由于增加了幾项有力的检测保护措施，会使系统报警停机，不至于再次出现挤烟，损坏设备，浪费原辅材料的情况，使垂直烟箱提升机的有效作业率得到了很大提升。
参考文献：
王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》。北京：航空航天大学出版社，2008。
作者简介：
刘永兵（1980——）男，河南周口人，助理工程师，本科学历，主要从事卷包车间电器维修
[关键字]S7—200 PLC 气动装置 垂直烟箱提升机 保护提升皮带
中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-145-01
引言：
当前，卷烟企业建筑布局的总体结构大部分都是一楼为生产主体车间，二楼为成品库或成品转运库房，运用这种建筑布局的卷烟生产企业都将会使用垂直烟箱提升机，以实现一条龙式自动化生产储备系统，提升企业的生产自动化能力。垂直烟箱提升机虽不是卷烟产品直接生产机械，但它却是实现生产自动化所必需的，是卷包车间整个流水线系统中最后一个步骤。它的生产工艺流程就是先将每台封箱机生产出的成箱卷烟通过水平输送带传输到垂直提升皮带入口处，然后由垂直提升皮带将成品烟提升到成品库。在实际生产过程中，提升皮带入口处常出现挤烟箱，烟箱错位，烟箱脱落等情况，造成了垂直提升机的故障率高，有时会将提升皮带挤错位甚至将提升皮带挤断，直接影响到整个生产线，增加了生产成本，降低了生产效率。
为了解决上述问题，提高卷包车间整体生产效率，本文拟在保持原有垂直烟箱提升机控制系统的基础上，采用西门子的S7—200 PLC作为主控制器，对所加传感器的输入信号进行分析处理，驱动气动装置，以达到分离烟箱，防止烟箱堵塞，挤烟情况出现时立即停机报警来保护提升皮带的目的，降低垂直烟箱提升机故障率，提高生产效率。
工作流程及存在问题：
垂直烟箱提升机主要有水平输送皮带，提升入口喂料皮带和垂直提升皮带组成。该系统与封箱机连接在一起，是封箱机的下游机。水平输送皮带将各封箱机生产出的成箱卷烟汇集在一起，并将其输送到提升入口喂料皮带处；提升入口喂料皮带由变频器控制，当同步定位传感器感应到垂直提升皮带到位时，该皮带开始运行，将烟箱准确地运输到垂直提升皮带的托盘上；垂直提升皮带连续运转，将托盘上的烟箱提升到成品库。
经过观察分析，垂直烟箱提升机故障率高主要因为提升入口喂料皮带处烟箱连箱，在喂料皮带停止状态下，后部的烟箱推着前部烟箱移动，造成烟箱错位，当垂直提升皮带到位时，喂料皮带不能将烟箱顺利送入托盘，即使送入，或者送不到托盘中央，或者直接掉落，致使提升堵塞；并且堵塞处没有安装保护检测装置，容易造成垂直提升皮带错位或断裂。
系统改进及工作原理：
降低垂直提升机故障率，首先应该解决提升入口喂料皮带处烟箱连箱问题。为了保证垂直提升机原控制系统的完整性，决定另加一套控制系统。控制器为西门子公司的S7-200小型PLC，型号：CPU222CN，并且在离提升入口喂料皮带5000mm处的水平输送皮带下方加装两个漫反射式光电管B1，B2，两光电管的间距为700mm（烟箱规格为450x250x567），用于检测烟箱连箱。在两光电管之间加装一向上运动的汽缸Y1，以分离相连的烟箱，汽缸安装在离第一个光电管567mm处。
一旦两个光电管同时触发，PLC即认为烟箱连箱，立刻驱动汽缸Y1动作，将烟箱分离，分离后汽缸再延迟3S落下，以确保两烟箱之间有足够的距离。这样就可以保证到达提升入口喂料皮带处的烟箱都是分离的，不会相互影响，解决了造成垂直提升机故障的根本性问题。
虽然很大程度上降低了垂直烟箱提升机故障率，但是并不能保证在垂直提升皮带入口处不再有烟箱堵塞情况的发生，比如：人为往水平输送皮带上加烟箱，误操作等等，都会造成烟箱堵塞。为了杜绝垂直提升皮带入口处烟箱堵塞造成的垂直提升皮带错位或断裂，考虑加装堵塞检测装置，以保护提升皮带。
分析得知，垂直提升皮带入口处烟箱堵塞主要因为烟箱在提升托板上的位置不佳，或者烟箱未完全进入托盘，或者烟箱前端已顶出托盘。为了保证烟箱刚好落在提升托盘的中央，在烟箱每次进入托盘的位置前端和后端各加装一个对射式光电管B3，B4，以监视烟箱在托盘中的具体位置，假如烟箱在托盘上前部有突出或者后部有突出，对射式光电管B3或B4即被遮挡，PLC立刻通知垂直提升机停机，并发出报警信息。待故障排除完，按下垂直提升机操作面板上的复位启动按钮后，提升机才会重新运行。这样可以节约纠正垂直皮带或更换垂直皮带的时间，大大提高了垂直提升机的有效作业率。
结语：
改进后，垂直烟箱提升机故障率有很大程度上的降低，虽然偶尔还会出现烟箱未完全到位情况，但由于增加了幾项有力的检测保护措施，会使系统报警停机，不至于再次出现挤烟，损坏设备，浪费原辅材料的情况，使垂直烟箱提升机的有效作业率得到了很大提升。
参考文献：
王永华，《现代电气控制及PLC应用技术》。北京：航空航天大学出版社，2008。
作者简介：
刘永兵（1980——）男，河南周口人，助理工程师，本科学历，主要从事卷包车间电器维修