1 引言 春城卷煙廠成立1954年，是云南省發(fā)展較早的卷煙廠，目前擁有莫林斯、長(zhǎng)城、斯慕門公司的多條煙機(jī)生產(chǎn)設(shè)備，光BE機(jī)就有20多臺(tái)套，設(shè)備普遍使用時(shí)間10年以上，煙機(jī)內(nèi)部的各種板件、配套傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器以及備機(jī)、備件基本全部出現(xiàn)過故障，而且很難采購(gòu)到原配套器件和設(shè)備，即使能夠買到，價(jià)格和貨期都無(wú)法接受，目前各制煙設(shè)備均靠維修維持生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)品技術(shù)改造和更新勢(shì)在必行。由于制煙設(shè)備大量使用了變頻器，而變頻器經(jīng)過10余年的發(fā)展，無(wú)論是技術(shù)指標(biāo)、功能還都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，且國(guó)內(nèi)訂購(gòu)非常容易，因此我們決定從各類制煙設(shè)備上的配套傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器著手，利用現(xiàn)有市場(chǎng)上變頻器產(chǎn)品，替代原來(lái)的傳動(dòng)裝置。我們決定首先對(duì)小油封機(jī)（RC）的主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。 　　 2 改造設(shè)備介紹 德國(guó)斯慕門公司（Schmermund）型包裝機(jī)組是英國(guó)莫林斯（Molins）煙草機(jī)械公司生產(chǎn)的卷煙機(jī)的后續(xù)包裝機(jī)，完成對(duì)煙支的集合、初裝（內(nèi)層鋁箔的包裝）、精裝、油封、打包、粘合的全過程。B1機(jī)包含三部分：主機(jī)（BE）、小油封機(jī)（RC）、條盒機(jī)（FHZ/NK）。主機(jī)完成單支煙裝盒的全過程，然后傳送至小油封機(jī)進(jìn)行玻璃紙的封裝，最后在條盒機(jī)上合成為條盒的紙殼包裝，再經(jīng)傳送帶送到整裝車間進(jìn)行裝箱、打包出廠。RC系統(tǒng)的情況如下：RC系統(tǒng)配有一臺(tái)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為1440-1980rpm，拖動(dòng)有微型槽的皮帶，并拖動(dòng)園盤，然后拖動(dòng)齒輪箱，達(dá)到350～360包/分的包裝速度，即每轉(zhuǎn)一周完成一包煙的包裝。同時(shí)主傳動(dòng)還帶動(dòng)一套凸輪機(jī)構(gòu)，再由直線槽輪帶動(dòng)八角輪實(shí)現(xiàn)往復(fù)間歇運(yùn)動(dòng)。八角輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周有一個(gè)光電開關(guān)動(dòng)作，使單板機(jī)進(jìn)行復(fù)位控制，這樣周而復(fù)始地對(duì)每一包煙的表面進(jìn)行玻璃紙封裝。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度受控于RC入口光電傳感器,該傳感器檢測(cè)煙盒的密集程度并反饋至單板機(jī)，單板機(jī)自動(dòng)對(duì)輸出到變頻器的模擬電壓（0-8V）進(jìn)行隨機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)整，電機(jī)將自動(dòng)跟隨，由詳細(xì)工作過程如下: 由主機(jī)傳送來(lái)的盒煙，源源不斷地傳送到小油封機(jī)，小油封機(jī)入口處由0.75KW電機(jī)拖動(dòng)皮帶送入，入口有兩個(gè)對(duì)射光電檢測(cè)開關(guān)，在煙包擁擠時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的減速控制，煙包進(jìn)入后，經(jīng)過棘輪對(duì)煙包翻轉(zhuǎn)后轉(zhuǎn)動(dòng)放平，油凸輪帶動(dòng)推桿進(jìn)行間歇運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)八角輪送入一包煙，送紙機(jī)構(gòu)開始進(jìn)行包裝動(dòng)作，將煙包上部、底部封裝成形，由于八角輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)用烙鐵對(duì)測(cè)邊自動(dòng)封口，然后由推桿推出，完成了折角及玻璃紙的全部封裝。由提升塊合成二包一摞，再由推桿推出，在出口處有四八烙鐵進(jìn)行雙邊封口，至此完成玻璃紙封裝的全過程，送入下道工序――條盒機(jī)。 八角輪上部裝有光電開關(guān)，對(duì)玻璃紙的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，油封紙的傳動(dòng)是多輪傳動(dòng)的拉紙機(jī)構(gòu)，有著一系列的過輪，并配有剎車裝置，控制紙的張力。 　　 3 傳動(dòng)特點(diǎn)和變頻器選型 由上述RC系統(tǒng)描述知：RC用傳動(dòng)系統(tǒng)雖然應(yīng)用功能比較簡(jiǎn)單，但對(duì)傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能有較高的要求，要求系統(tǒng)快速跟隨，因此必須選用高性能變頻器才能滿足需求。我們對(duì)市場(chǎng)上各知名品牌變頻器的資料進(jìn)行詳細(xì)，并和原配套變頻器進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)考察變頻器的動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)，最終我們選用了美國(guó)艾默生TD3000變頻器。TD3000系列變頻器是艾默生公司開發(fā)生產(chǎn)的高性能矢量控制通用變頻器。它具有如下特點(diǎn)： 　　 1. 采用先進(jìn)的矢量控制算法，對(duì)電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流的分別進(jìn)行解耦控制，配合電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)，能實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，具有極高的穩(wěn)速精度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，能滿足各類高性能場(chǎng)合的傳動(dòng)控制要求。 2. 自帶LCD鍵盤,不僅能夠中文顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障代碼，還能進(jìn)行參數(shù)的拷貝和下載功能，非常方便調(diào)試和后期維護(hù)， 3. 內(nèi)置多種功能和豐富的硬件接口 4. 內(nèi)置RS485接口，通過TDS－PA01總線適配器可以接入符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，滿足日后組網(wǎng)要求。 5. 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝靈活，滿足原系統(tǒng)對(duì)變頻器的尺寸要求，且溫升，適合煙機(jī)相對(duì)較小的安裝空間 6. 產(chǎn)品滿足IEC61800-3。 　　 以下是TD3000的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)和技術(shù)特點(diǎn) 　　 　　 　　 4 系統(tǒng)改造方案 　　 　　 改造系統(tǒng)必要要解決以下問題： 1、首要任務(wù)是弄清原系統(tǒng)的工作原理。 　　 2、TD3000變頻器和原系統(tǒng)接口問題，要保證改造后的變頻器和原系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接。 　　 3、要考慮變頻器對(duì)原單板機(jī)系統(tǒng)可能存在的EMI問題，（原系統(tǒng)是以是單板機(jī)為控制核心，變頻器作為一個(gè)重要執(zhí)行單元。） 圖1就是原RC傳動(dòng)應(yīng)用原理圖，電機(jī)4.0KW，內(nèi)帶光電編碼器和電機(jī)過熱保護(hù)熱敏電阻，變頻器采用閉環(huán)矢量控制。這種配置方法在國(guó)外常見，而國(guó)內(nèi)非常少，配置價(jià)格也較為昂貴，國(guó)內(nèi)配套也相對(duì)較難。而且系統(tǒng)要求較快的動(dòng)態(tài)跟隨性能和高穩(wěn)速精度。由于TD3000變頻器開環(huán)矢量無(wú)論從動(dòng)態(tài)性能還是穩(wěn)態(tài)精度上都高于原變頻器，因此我們決定先使用開環(huán)矢量控制檢驗(yàn)TD3000的性能，看是否能能滿足系統(tǒng)要求，對(duì)于電機(jī)保護(hù)熱敏電阻，由于TD3000變頻器內(nèi)部自帶電機(jī)過載保護(hù)，且RC主電機(jī)的工作負(fù)荷也較輕，因此這路控制可以完全舍棄。使用TD3000的應(yīng)用原理圖見圖2： 基本運(yùn)行參數(shù)設(shè)置如下： 　　 　　 　　 經(jīng)過反復(fù)修改參數(shù)，多次調(diào)試，新改造方案終于達(dá)到了預(yù)期的效果。經(jīng)過一周的連續(xù)生產(chǎn)，證明使用TD3000變頻器開環(huán)控制完全可以達(dá)到原閉環(huán)控制的效果，而且無(wú)需進(jìn)行電機(jī)調(diào)諧（拆換傳動(dòng)皮帶非常麻煩），生產(chǎn)效率和原系統(tǒng)完全相同，而且省去了編碼器和電機(jī)熱敏保護(hù)，對(duì)日后的主電機(jī)改造打下了良好的基礎(chǔ)。在系統(tǒng)接口上，為了方便日后更換，我們特意設(shè)計(jì)了專用的接口板，原變頻器接插件可直接插入該接口板，確保了TD3000和原變頻器的快速切換，方便日后生產(chǎn)，減少了因傳動(dòng)切換導(dǎo)致的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。 結(jié)束語(yǔ) 這次改造是春城卷煙廠進(jìn)行的一次非常有意義的嘗試，通過這次成功的改造，增強(qiáng)了我們繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)設(shè)備改造的決心，將為春城卷煙廠帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，在整個(gè)卷煙行業(yè)將起到示范作用。