基于PLC的YB95A条外透明纸独立运行电控设计

雷韧，焦军锋，王鸿，周宝民，罗文成

[摘    要]  解决软盒YB95不能独立运行的问题，将软盒YB95改造为硬盒YB95A条外透明纸包装机，满足条盒外透明纸独立包装的控制需求。原YB95条外透明纸包装机的电气控制是基于MICRoII系统的电柜实施，因此需要设计一个独立的电控系统。文章采用的是PLC控制，设计编写PLC程序，大大降低了改造成本。结果表明改造后的设备运行稳定，完全满足生产包装需求，同时为企业节省了成本。

[关键词]YB95A;条外透明纸;独立运行;PLC;变频器

[中图分类号]TS43 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–000–03

Electric Control Design of yb95a Strip Outer Transparent

Paper Independent Operation Based on PLC

Lei Ren，Jiao Jun-feng，Wang Hong，Zhou Bao-min，Luo Wen-cheng

[Abstract]To solve the problem that the soft box yb95 can not operate independently， the soft box yb95 is transformed into a hard box yb95a transparent paper packaging machine outside the strip box to meet the control requirements of independent packaging of transparent paper outside the strip box. The electric control of the original yb95 strip outer transparent paper packaging machine is implemented based on the electric cabinet of MICROII system， so it is necessary to design an independent electric control system. This paper adopts PLC control， designs and compiles PLC program， which greatly reduces the transformation cost. The results show that the reformed equipment runs stably， fully meets the production and packaging needs， and saves the cost for the enterprise.

[Keywords]yb95a; transparent paper outside the strip; independent operation; PLC; frequency converter

为了满足企业需求，实现条盒透明纸的独立包装运行。目前国内已有部分企业对其研究改造，比如，利用原T20包装机进行改造，成功研制了条外透明纸包装机，但只能完成软质条盒产品的包装。将原ZB45进行改造，实现YB95A的独立运行包装，目前还没有将软盒改为硬盒YB95A条透包装机的产品。ZB25包装机组由YB25、YB55、YB65、YB95四部分组成，它们的电气控制部分集成在一个电柜中，成为一个不可分割的整体。因此，YB95部分要改造为YB95A并独立运行，不仅要增加条盒动力输送装置，改变气路，还需要研究设计独立的电控系统。

1 存在问题

改造成YB95A后，要具有的功能有热烫封，温度设置，故障的检测与显示，安全防护，外包材料脱离，加热器延时张开，变频驱动调速，来料位置检测，手动盘车，外观美容等。为了实现以上功能，要合理规划研究设计出独立的电控系统，制作独立电控柜，对CPU、变频器、变压器等电器元器件进行选型、安装、编写设计软件程序，进行软件硬件的联机调试。实现YB95A独立包装，稳定运行的要求。

2 设计思路

采用西门子PLC300作为主控制，分别由电源、主控制器PLC、变频调速系统、安全回路和急停回路、故障检测与显示系统、加热器控制系统形成总体控制系统图，如图1所示。绘制电气控制原理图，编写设计PLC程序;设计每部分实现的方式;制作独立的电控柜、合理布线安装;最后和机械设备装置实现联机调试，达到硬盒透明纸包装要求。

2.1 电源部分

根据设备的功能，电源部分计划分为三路：第一路是380 V，给电动机的运行提供动力;第二路110 V，给加热器的电热管提供电源;第三路为24 V，给检测器和PLC提供电源。由于加热器的电热管直接安装在设备上，为了满足安全要求，110 V的电源必须采用隔离变压器进行供电。考虑变压器空载合闸时的励磁涌流，选用20 A空开Q4作为变压器短保护，并在程序设计中，将加热器延时上电，因为加热设备功率较大，若上电同步启动，容易引起变压器跳闸现象如图1所示。

2.2 变频调速系统

变频调速控制系统由PLC、变频器、电位器和继电器组成，如图2所示。主辅变频器采用的是丹佛斯FC300，功率大小依据电机功率选型，分别选用的是3.3 kW和0.75kW，电机在运行过程中，通过调节电位器大小来控制变频器U1的输出频率，从而调节速度。进料电机控制系統由PLC、变频器U2和继电器组成，考虑到设备高速和低速运行时进料的速度不同，通过变频器参数5-13设置端子29为预置0，当设备正常开机时，PLC输出高信号到29号段子，高速运行，速度设置3-10（1）100%，其余状态下，来料速度为低速运行，速度设置3-10（1）50%。

2.3 安全回路和急停回路

由主开关实现主回路的短路保护;由断路器和变频器共同实现电动机的欠压，缺相和短路保护;由空开实现电热管和电源部分短路保护。急停回路能有效中止突发事件的发生，一般情况下，由急停按钮，防护开关和电机抱闸装置组成紧急停车回路，当操作人员发现突发事件时，按下急停按钮，设备就会紧急停车，避免造成人身伤害和设备损坏。如图2所示，KA14是夹钳和切刀防护罩继电器的常开触点，KA13是面板、入口和出口急停电路的常开触点，只有防护罩和急停回路都正常时，电机才能有使能信号。

2.4 故障检测与显示

当设备出现故障时，传感器就要将信号反馈到PLC，经过程序处理后，设备应立即停车并显示故障信息，体现操作人员进行处理故障。故障检测与显示系统由PLC、检测元件、继电器和LED灯组成。当检测元件信号发生变化時，PLC输入信号状态改变，PLC程序判断若为故障，则输出停机信号，同时故障信号锁存，输出相对应的故障指示灯信号。故障解除后，按下复位按钮，故障指示灯熄灭。为了方便查看设备故障，将所有故障指示灯集成在一个面板上，就要设计增加检查指示灯正常与否的按钮，按下此按钮，所有指示灯亮。故障输出显示如图3所示。

2.5 CV加热温度传感器及PID控制

根据卷烟产品的质量和工艺要求，设备需要三组加热器，分别为CV加热器、出口美容器和顶部美容器。温度传感器和PID控制器的选型，直接关系到加热器温度控制的精度。加热器的温度控制系统由温度采集、温度PID控制和温度调节部分组成，温度采集部分含有温度采集模块和热电阻测温元件。操作工通过人机界面设置加热器的工作温度，同时机身上的测温电阻通过测温模块和总线将各加热器的即时温度反馈至CPU，CPU根据各加热器的设定值与反馈值差异，控制固态继电器接通、断开，使加热器在动态调节中达到设定温度。

2.6 软硬件的安装调试

软硬件的安装调试要满足设备正常生产需求，应具有热烫封功能、温度设置功能、透明纸检测功能、拉线检测功能、烟条检测功能、提升通道堵塞保护功能、故障显示功能、安全防护功能、外包材料脱离功能、加热器停机延时张开功能、还要具有变频驱动调速功能、来料位置检测功能和外观美容等功能。通过软硬件的联调，设置合理的软件程序（图4）和变频器参数，调整硬件，以达到验收标准。

3 结论

设备改造完成后，采用PLC控制的电控系统，设计制作独立的电控柜，方便设备的搬迁，推广使用，节省成本;设备电机运行速度可调节，提升了条盒透明纸包装的工作效率，减少了人工包装的劳动强度;故障检测与显示功能，方便维护，提高设备的有效作业率;外观美容等功能的添加，使得产品的外观质量得到保障。

参考文献

[1] 王伟琦，包俊.YB95A条外透明纸包装机独立运行设计[J].烟草科技，2013（12）：28-30.