PASSIM卷接機組電控系統(tǒng)改造方案
一、前言：
PASSIM機組是由英國MOLINS公司于九十年代初期研制的高速卷接機組，該機組按其額定生產(chǎn)速度可分為70K,80K,100K,120K等多種機型。機組投入使用以來，運行穩(wěn)定，作業(yè)率高，一直是煙廠的主力機型之一。但是該機組的電器系統(tǒng)仍暴露出許多不足之處：
1、機組的電器系統(tǒng)的單板機及VME總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修和診斷不變，電器元件發(fā)熱嚴重，容易損壞。
2、機組使用S5系列PLC目前已全面停產(chǎn)，備件供應(yīng)越來越困難。
3、用于盤紙和水松紙搭接的磁粉離合器使用壽命短，價格昂貴。
4、供絲系統(tǒng)可電動調(diào)節(jié)的摩擦式減速機因摩擦片磨損而造成供絲不勻。
5、劈刀相位調(diào)整裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修調(diào)整不變，緊頭位置不好。
6、早期的PASSIM-70k水松紙供紙輥電機和大流量驅(qū)動電機均使用直流電機系統(tǒng)。直流電機系統(tǒng)使用壽命短、價格昂貴。
二、針對上述不足，我們提出全新的電器系統(tǒng)方案。
1、采用S7-400和S7-300系列PLC作為邏輯功能控制系統(tǒng)的核心部件，該PLC系統(tǒng)的CPU具有中到大型的程序存儲容量，其所帶的PROFIBUS接口可以建立分布式的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有高速及易于處理的特點，主站由一臺S7-400構(gòu)成安裝在主電器柜內(nèi)，可以在料機、卷煙機、接裝機上建立由S7-300構(gòu)成的獨立子站。由于采用了DP總線結(jié)構(gòu)使整個系統(tǒng)簡單明了，抗干擾能力強。系統(tǒng)中選用FM 355S閉環(huán)控制模塊或模擬量輸入輸出模塊對機組加熱元件進行控制，使用PT100鉑電阻進行溫度信號采集，通過PID算法或自優(yōu)化溫度控制算法進行各個加熱器的溫度控制，通過工控機觸摸屏可以對溫度參數(shù)進行設(shè)置和修改并實時顯示溫度數(shù)值和報警狀態(tài)。
2、機組采用西門子PC670觸摸式工控機對機組進行狀態(tài)監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)采集與處理，內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
a . 狀態(tài)顯示
狀態(tài)顯示包括運行狀態(tài)如機器高速、機器低速、煙支密度檢測、煙支質(zhì)量檢測等。
b . 安全聯(lián)鎖
安全聯(lián)鎖包括各種防護罩開關(guān)。當防護罩開啟時，顯示屏將顯示相應(yīng)的安全聯(lián)鎖信息，運轉(zhuǎn)中的機器將停止運行并切斷相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)電源以確保操作人員及機組的安全。
c . 運行條件
運行條件包括電機保護開關(guān)、輔助裝置開關(guān)等。在上述開關(guān)處于正常位置時，顯示屏將顯示機器準備就緒信息并允許機組運行。
d . 數(shù)據(jù)顯示
數(shù)據(jù)顯示包括機器運行速度、加熱器溫度、
e . 生產(chǎn)報表
生產(chǎn)報表包括班組信息、成品產(chǎn)量、有效作業(yè)率、生產(chǎn)時間等。
f . 故障報表
故障報表顯引起機組停車的各種故障狀態(tài)所發(fā)生的時間及造成停機時間等信息。
3、應(yīng)用伺服控制技術(shù)，選用伺服控制單元和伺服電機對料機上的二個煙絲輥、風(fēng)室、劈刀進行獨立驅(qū)動，采用旋轉(zhuǎn)編碼器對主 驅(qū)動軸進行同步跟蹤處理，該信號分別控制各個伺服單元。采用德國LENZE伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機，通過安裝在運行盤紙傳動機構(gòu)上的增量型編碼器采集運行盤紙的即時速度，并且根據(jù)機組PLC給出的斜坡電壓信號，驅(qū)動備用盤紙逐漸加速，以達到與運行盤紙一致的線速度完成搭接動作。
改造原理圖如下：
采用變頻調(diào)速器和三相交流異步電機對原機的直流調(diào)速系統(tǒng)進行改造。變頻器運行控制由PLC程序?qū)崿F(xiàn)。
4、煙支煙絲密度控制和煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)采用新型的TI公司的C32系列DSP微處理單元為控制核心，采用西門子SPC3DP通信芯片連接在DP網(wǎng)絡(luò)上。除保留原機的所有功能外還增加了煙絲密度變異系數(shù)超標煙支的檢測剔除功能、盤紙水松紙雙層接頭檢測剔除功能。
PASSIM機組是由英國MOLINS公司于九十年代初期研制的高速卷接機組，該機組按其額定生產(chǎn)速度可分為70K,80K,100K,120K等多種機型。機組投入使用以來，運行穩(wěn)定，作業(yè)率高，一直是煙廠的主力機型之一。但是該機組的電器系統(tǒng)仍暴露出許多不足之處：
1、機組的電器系統(tǒng)的單板機及VME總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修和診斷不變，電器元件發(fā)熱嚴重，容易損壞。
2、機組使用S5系列PLC目前已全面停產(chǎn)，備件供應(yīng)越來越困難。
3、用于盤紙和水松紙搭接的磁粉離合器使用壽命短，價格昂貴。
4、供絲系統(tǒng)可電動調(diào)節(jié)的摩擦式減速機因摩擦片磨損而造成供絲不勻。
5、劈刀相位調(diào)整裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修調(diào)整不變，緊頭位置不好。
6、早期的PASSIM-70k水松紙供紙輥電機和大流量驅(qū)動電機均使用直流電機系統(tǒng)。直流電機系統(tǒng)使用壽命短、價格昂貴。
二、針對上述不足，我們提出全新的電器系統(tǒng)方案。
1、采用S7-400和S7-300系列PLC作為邏輯功能控制系統(tǒng)的核心部件，該PLC系統(tǒng)的CPU具有中到大型的程序存儲容量，其所帶的PROFIBUS接口可以建立分布式的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有高速及易于處理的特點，主站由一臺S7-400構(gòu)成安裝在主電器柜內(nèi)，可以在料機、卷煙機、接裝機上建立由S7-300構(gòu)成的獨立子站。由于采用了DP總線結(jié)構(gòu)使整個系統(tǒng)簡單明了，抗干擾能力強。系統(tǒng)中選用FM 355S閉環(huán)控制模塊或模擬量輸入輸出模塊對機組加熱元件進行控制，使用PT100鉑電阻進行溫度信號采集，通過PID算法或自優(yōu)化溫度控制算法進行各個加熱器的溫度控制，通過工控機觸摸屏可以對溫度參數(shù)進行設(shè)置和修改并實時顯示溫度數(shù)值和報警狀態(tài)。
2、機組采用西門子PC670觸摸式工控機對機組進行狀態(tài)監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)采集與處理，內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
a . 狀態(tài)顯示
狀態(tài)顯示包括運行狀態(tài)如機器高速、機器低速、煙支密度檢測、煙支質(zhì)量檢測等。
b . 安全聯(lián)鎖
安全聯(lián)鎖包括各種防護罩開關(guān)。當防護罩開啟時，顯示屏將顯示相應(yīng)的安全聯(lián)鎖信息，運轉(zhuǎn)中的機器將停止運行并切斷相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)電源以確保操作人員及機組的安全。
c . 運行條件
運行條件包括電機保護開關(guān)、輔助裝置開關(guān)等。在上述開關(guān)處于正常位置時，顯示屏將顯示機器準備就緒信息并允許機組運行。
d . 數(shù)據(jù)顯示
數(shù)據(jù)顯示包括機器運行速度、加熱器溫度、
e . 生產(chǎn)報表
生產(chǎn)報表包括班組信息、成品產(chǎn)量、有效作業(yè)率、生產(chǎn)時間等。
f . 故障報表
故障報表顯引起機組停車的各種故障狀態(tài)所發(fā)生的時間及造成停機時間等信息。
3、應(yīng)用伺服控制技術(shù)，選用伺服控制單元和伺服電機對料機上的二個煙絲輥、風(fēng)室、劈刀進行獨立驅(qū)動，采用旋轉(zhuǎn)編碼器對主 驅(qū)動軸進行同步跟蹤處理，該信號分別控制各個伺服單元。采用德國LENZE伺服控制器驅(qū)動交流伺服電機，通過安裝在運行盤紙傳動機構(gòu)上的增量型編碼器采集運行盤紙的即時速度，并且根據(jù)機組PLC給出的斜坡電壓信號，驅(qū)動備用盤紙逐漸加速，以達到與運行盤紙一致的線速度完成搭接動作。
改造原理圖如下：
采用變頻調(diào)速器和三相交流異步電機對原機的直流調(diào)速系統(tǒng)進行改造。變頻器運行控制由PLC程序?qū)崿F(xiàn)。
4、煙支煙絲密度控制和煙支質(zhì)量檢測系統(tǒng)采用新型的TI公司的C32系列DSP微處理單元為控制核心，采用西門子SPC3DP通信芯片連接在DP網(wǎng)絡(luò)上。除保留原機的所有功能外還增加了煙絲密度變異系數(shù)超標煙支的檢測剔除功能、盤紙水松紙雙層接頭檢測剔除功能。
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