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摘要：分析卷烟存储输送装置YF17链板抖动的原因，提出解决方案。介绍PLC、伺服电机及驱动器在烟机中的运用，以及系统的配置与工作原理。
关键词：YF17；链板；伺服驱动器；伺服电机；PLC
1 背景简介
YF17卷烟存储输送装置主要用于卷接包生产线上，将卷烟机与包装机柔性地连接起来，完成烟支的自动输送、存储和缓冲调节任务，使卷接包生产线实现高速自动化。它由5大部分组成，即提升机、高架输送器、下降装置、存储器、电控柜，如图1所示。 （图片） 提升机的取样部分由一套伺服控制系统驱动；垂直提升部分和高架输送器由另一套伺服控制系统驱动；斜向通道和存储器分别由一套伺服控制系统驱动。提升机和高架输送器采用瑞典进口FLEXLINK工程塑料链板，完成将烟支从卷烟机出口输送到包装机上部下降装置入口的工作。提升机采用链板输送结构，利用大转弯半径转弯，转弯内半径可达405mm。烟支的转弯提升采用角速度同步方式进行，内带是进口软平皮带，外带与左提升带为同一条链板输送带，使烟支转弯提升平缓过渡。
但由于垂直提升部分与高架输送部分的链板共用一个电机拖动，电机拖动的链板太长，有时会引起链板抖动，出现烟支跌落、搓挤和断头现象。本课题要解决链板抖动问题，保证烟支在烟道内松紧适度，无滚动和搓挤现象，提高机器的稳定性，保证烟支的输送质量。
2 改造方案
YF17是许昌烟草机械有限责任公司最为畅销的机型之一，结构简单，性能良好并且操作容易。针对链板抖动是由电机拖动的链板太长而引起的，提出改造方案如下（见图2）：
（1）由于垂直提升部分A和高架输送部分B使用的是同一条链板，链板长度长达10m，造成链板在运动过程中有抖动现象出现。我们将垂直提升部分A和高架输送部分B分别由2条较短链板拖动，链板长度更改为4m和6m。
（2）由垂直提升部分A与高架输送部分B的链板共用一个电机拖动更改为分别由2个电机拖动。在位置C增加了一个电机拖动A，原有电机只需拖动B。原有提升电机的主动轮齿数为11齿，增加的电机C主动轮齿数为16齿（11/16=0.727），所以在卷烟机速度一定时，电机C的转速只有原有电机转速的0.727倍。
（3）垂直提升部分A与高架输送部分B分别由一个电机控制，垂直提升电机的速度参数可在控制面板上设定，高架输送电机的速度与原速度一致。2部分的速度比能够进行微小调节（0.9～1.1）。烟层厚度h可以根据需要进行调整，通过调整垂直提升电机和高架输送电机的速度达到我们的要求。其公式为：烟层厚度h＝卷烟机速度V°/链板速度V
（图片） 3 硬件选型
PLC主站采用西门子公司的S7-300系列PLC为主站；伺服系统选用法国施耐德电气公司的LEXIUM17D 系列伺服控制系统；电机选用法国施耐德电气公司的SER3BA4L5SRAB型。
4 软件编程
本系统电气部分采用Profibus-DP通信技术，在主站和从站之间采用轮循的通信方式，主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信。Profibus FMS(Fieldbus Message Specification)定义主站和主站之间的通信模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。
主站采用西门子PLC模块315-2DP，从站为5个轴伺服系统，通信速率设定为500k。系统接口配置如图3所示。（图片） 主站与从站的通信是很复杂的问题，我们把通信程序做成一个功能块（见图4），才能完成数据的读写。（图片） 速度转换程序块：
A M 1900.3
JNBM001
L MW 1620 //提升电机烟支速度
ITD
DTR
L MW 1906
ITD
DTR
*R
L 1.000000e+002
/R
TRUN C
T #TEMP3
T MD 1924
ITD
DTR
L 1.789570e+003 //速度转换
*R
TRUNC
T #TEMP1
JU M002
M001: L L#0
T #TEMP1
M002: NOP0
伺服接口操作程序块：
A M 1900.1
= L 12.0
BLD 103
A M 1900.2
= L 12.1
BLD 103
A M 1900.4
= L 12.2
BLD 103
A M 1900.5
= L 12.3
BLD 103
A M 1900.6
= L 12.4
BLD 103
A M 1901.0
= L 12.5
BLD 103
CALL FB 205 , DB235
IN0 :=9
IN1 :=225
IN2 :=374
IN3 :=L12.0
IN4 :=L12.1
IN5 :=L12.2
IN6 :=L12.3
IN7 :=L12.4
IN8 :=L12.5
IN9 :=#TEMP1
OUT10:=#TEMP0 //伺服接口模块操作
OUT11:=MW1910
OUT12:=MW1912
OUT13:=M1902.2
OUT14:=M1902.0
UT15:=M1902.1
OUT16:=M1902.5
OUT17:=M1902.4
OUT18:=M1902.7
NOP 0
实际速度显示：
L #TEMP0
DTR
L 7.152557e-003
*R
T MD 1914
L MW 1304 //提升烟支速度(支/分)
ITD
DTR
L MW 1906
ITD
DTR
*R
L 1.000000e+002
/R
TRUNC
T MW 1940
5 效果检验
改造后的YF17卷烟存储输送装置已用于黔江卷烟厂生产中，一年来的实践证明，该系统链板运行平稳可靠，无抖动与爬行现象。烟支在烟道内松紧适度，无滚动和搓挤现象，保证了烟支的输送质量，得到烟厂一致好评。具体情况如下：
（1）链板长度改为4m和6m，比原来的10m大大减少，链条抖动现象几乎不再出现。
（2）垂直提升部分A与高架输送部分B分别由一台电机提供动力，电机所受扭矩减少为原来的0.5倍，有效输出功率降低，电机的运行曲线更加稳定。
（3）烟层厚度h可以根据需要，通过调整垂直提升部分A与高架输送部分B的速度来达到要求，方便了烟厂用户。
参考文献
[1] 王永华，等. 现代电气控制及PLC应用技术[M] . 北京：北京航空航天大学出版社，2002
[2] 刘军锋，万淑芸，等. 交流伺服系统的开放式接口设计[J]. 机械与电子，2002
9/19/2011
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