交流伺服技术在ZJ17卷烟机盘纸拼接系统中应用.docVIP

交流伺服技术在ZJ17卷烟机盘纸拼接系统中应用 　　摘要：本文分析了ZJ17卷烟机盘纸拼接系统存在的不足，针对原系统测量精度低、搭接不稳定等情况，提出了基于交流伺服控制技术的系统改进方案并且成功实施。 　　关键词：交流伺服控制技术；卷烟机；盘纸拼接 　　ZJ17卷烟机盘纸拼接系统备用盘纸的加速由直流电机驱动，受控制精度的局限，盘纸拼接时加速电机不能准确跟踪卷烟机的速度，高速拼接成功率低，经常断纸停机，影响设备效率，并造成了原辅材料的浪费。本方案采用交流伺服控制技术，在盘纸拼接时由安装在运行盘纸传动机构上的高精度旋转编码器采集运行盘纸的即时速度信号，交流伺服电机驱动备用盘纸逐渐加速，当备用盘纸与运行盘纸的线速度同步时完成搭接动作。新盘纸拼接系统能对备用盘纸的速度进行有效控制，控制精度高、同步性好。 　　1.设备现状及存在问题 　　ZJ17卷烟机额定生产能力7000支/分，设备以额定速度运行时盘纸线速度为6.88米/秒，盘纸直径650毫米，每12分钟更换一次盘纸。ZJ17卷烟机盘纸拼接系统采用动态拼接方式，即在用盘纸运行到设定的搭接直径时，胶带架进入工作位，备用盘纸开始加速，当备用盘纸加速到与在用盘纸速度相同时，盘纸执行搭接动作，胶带架复位，搭接前的备用盘纸成为在用盘纸，搭接前的在用盘纸成为备用盘纸，原在用盘纸架在制动机构作用下停止运转，剩余盘纸被更换为新盘纸后，进入备用状态。 　　ZJ17卷烟机盘纸拼接时备用盘纸的加速由直流电机驱动。直流电机具有调速性能优异、过载能力强、调速曲线硬等优点，但同时存在可靠性差、寿命短、维护不便等不足。受直流调速系统控制精度的局限，盘纸拼接瞬间备用盘纸的速度和在用盘纸的速度不完全一致，在盘纸拼接过程中经过烟枪的卷烟纸剧烈抖动，并且卷烟机速度越高抖动情况越明显。在卷烟机高速运行时，盘纸拼接过程中卷烟纸的剧烈抖动，极易断纸导致拼接失败，从而造成原辅材料的浪费和设备有效作业率的下降。所以卷烟生产企业在实际生产中都采用减速拼接方式进行盘纸拼接，即在用盘纸达到拼接直径时，卷烟机降速到额定速度的80%完成盘纸拼接后，再恢复到拼接前速度运行。降速拼接方式虽然提高了盘纸拼接的成功率，但仍不能消除卷烟纸抖动对卷烟质量的影响。通常，盘纸拼接过程在10秒内完成，卷烟机先减速后加速，卷烟机速度的急剧变化会打破烟丝供给系统的平衡，从而造成烟枪供丝不均，使生产的烟支出现竹节烟、空头烟，影响烟支重量偏差的控制。另外，卷烟纸受力不均匀还会出现跑牌子的情况。 　　卷烟机以额定速度运行时，每隔12分钟就需要更换一次盘纸，而每更换一次盘纸就要浪费10米以上的盘纸，这就造成了原辅材料的过度消耗。在降速拼接过程时，卷烟机速度的降低还会减少卷烟生产产量，从而影响卷接设备的有效作业率。 　　从以上分析可以看出，盘纸降速拼接方式对卷烟质量影响较大，高速拼接方式可以一定程度上避免产品质量的波动，但直流调速系统在拼接时容易造成卷烟纸抖动，致使拼接成功率不高。 　　2.改造方案 　　随着伺服控制技术的发展，交流伺服控制系统已具备十分优良的低速性能，可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性好、运行效率高，交流伺服系统取代直流调速系统已成为电机调速领域的发展趋势。 　　轴编码器通过光电转换将机械位移量转换成脉冲信号，具有分辨率高、抗干扰能力强、可靠性高等优点。通过在盘纸驱动辊上加装增量型编码器，采集在用盘纸线速度的方式，与电感式检测器采集烟枪脉冲的方式相比，由于采集点更近、脉冲分辨率更高，能使新系统在提高速度检测精度的同时提高系统的可靠性。 　　将原盘纸拼接系统的直流电机更换为交流伺服电机，将直流调速单元更换为交流伺服器，为盘纸驱动辊上加装增量型编码器。通过编码器的采样信号对交流伺服控制器进行控制，盘纸到达拼接直径后由伺服电机驱动备用盘纸逐渐加速，当备用盘纸与在用盘纸的线速度同步时完成搭接动作。 　　新盘纸拼接系统采用德国进口Lenze9300系列伺服控制器及配套电机，采用施耐德增量型轴编码器采集盘纸驱动辊的脉冲信号，盘纸拼接时备用盘纸跟随在用盘纸速度，组成位置随动系统。通过设定合适的电子齿轮比使备用盘纸与运行盘纸达到1：1的同步速度，拼接程序启动后，伺服控制器执行斜坡加速、跟随程序，在伺服电机作用下备用盘纸被缓慢拉出并逐渐加速至在用盘纸的速度，同时输出拼接信号驱动拼接阀接纸。整个过程伺服电机完成了启动、加速、同步、减速、停止等动作。Lenze伺服系统硬件结构简单，采用程序化控制方式实现精确位置控制，其响应速度快、加速时间短、运行可靠。与原盘纸拼接系统相比，新系统具有以下优特点： 　　2.1.可以实现稳定地全速拼接，减轻烟支钢印的高低波动，减少竹节烟、空头烟的产生，减轻烟支重量的波动，有利于烟条成型，提高卷烟质量。