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1、依据香烟滤棒的丝束甘油雾化喷涂原理，设计的甘油雾化喷涂系统承受PLC 和触摸屏作为主把握器，由甘油桶、温度把握子系统、甘油雾化子系统、喷涂活门和伺服系统组成。争辩了活门准确定位的伺服把握， 该技术实时跟随丝束的运行速度，由PLC 给出活门开度对应的、伺服电机转动所需的、高速脉冲数作为系统的位置给定量。KDF2 滤棒成型机组的甘油上胶系统是把握滤棒硬度的关键装置，实时把握甘油喷涂量与丝束运行速度的同步变化，保持单位面积丝束上甘油喷涂量的稳定是把握滤棒硬度的关键 因素传统的KDF2 上胶方式承受毛刷旋转的离心力将甘油以小液滴的形式甩涂到运动丝束外表，小液滴的颗粒尺寸不均匀，且毛刷旋转速度与丝束运行
2、速度不同步，难以实现甘油的 均匀喷涂，无法保证滤棒硬度的稳定，造成大量的打跑条丝束铺张，产生大量的滤棒废品。本文设计开发了一种基于PLC 伺服和触摸屏把握的甘油雾化喷涂系统，承受甘油雾化技术和伺服系统把握技术，通过位置、速度和电流的三闭环PID 把握伺服系统跟随丝束运行 速度，自动调整喷涂活门开度，调整甘油喷涂量，实现甘油的均匀喷涂系统运行的实测数据分析结果说明，该系统实现单位面积丝束的甘油均匀喷涂，滤棒硬度到达国家标准且稳定， 极大地削减了打跑条丝束铺张和滤棒废品。1 甘油雾化喷涂原理甘油雾化技术是将确定温度的甘油在确定压力下，通过压力式喷嘴射流，使甘油雾化成 颗粒尺寸均匀的微小液滴，多个喷
3、嘴均匀排列，产生长方形的向上喷射面，喷射面穿过活门 翻开的窗口面积喷涂于运动丝束外表只要有效且稳定地把握甘油温度，就可以保障甘油的 黏度和流淌性；有效且稳定地把握甘油压力。就可以保障雾化颗粒尺寸和喷嘴流量，稳定长 方形的向上喷射面积只有当丝束运行速度稳定，喷涂在丝束外表的甘油量就稳定且均匀甘 油雾化喷涂系统主要由温控油箱、增压泵、集油盒、7 支丹佛斯OSF66 实心雾化喷嘴、伺服把握系统和喷涂活动门构成，压力选择把握在(9005)Pa，甘油温度把握在(382)， 喷嘴孔径为 02 mm温控油箱把握甘油温度。增压泵和集油盒把握甘油喷涂压力，OSF66 实心雾化喷嘴实现甘油雾化喷射。伺服把握系统对
4、活动门(简称活门)的把握是实现甘油喷涂量把握的关键活门翻开的窗口 面积称为活门开度，开度越小，穿越活门窗口面积的甘油喷射面越小，喷涂到运动丝束外表 的甘油量越少；反之，开度越大，喷涂的甘油量越多明显，只要用伺服系统准确把握活门开度就可以准确把握甘油喷涂量。2 甘油雾化系统硬件及工作原理甘油雾化系统承受三菱FXlN-40MT PLC 和MT6070 触摸屏作为主把握器，该系统由PLC、触摸屏、伺服把握系统、活门、FX2N 一 4AD 模数转换器、继电器、电磁阀、增压泵和加热器等构成把握系统硬件构造如图1 所示。PLC 作为把握系统的核心，完成模拟量输入、开关量输入状态检测、开关量输出把握以及整个
5、系统的过程把握触摸屏实现人机界面，完成相关数据、信息、状态显示和参数设置， 与PLC 通信，进展数据交换和相关把握模数转换器将集油盒压力和油箱温度传感器数据送往PLC 把握器。系统工作原理如下：系统把握电源接通后，首先初始化PLC 和触摸屏；然后，PLC 自动检测系统的启动条件，甘油温度和甘油液位是否到达有效设定值、伺服系统是否存在故障、活门是否位于原点假设启动条件不满足，系统相应地启动甘油温控系统调整油温，启动加油 系统调整甘油液位，自动复位活门原点，或者系统报警并制止雾化工作；假设启动条件满足， 且雾化工作开关翻开，PLC 把握系统允许主机启动，翻开增压泵和预加热器，检测主机速度脉冲并计算
6、丝柬运行速度，伺服系统依据丝束运行速度实时同步调整活门开度，带压甘油 输送到喷嘴集油盒，经集油盒均匀安排到7 个喷嘴雾化喷出。3 伺服把握系统伺服把握系统由伺服驱动器、伺服电机和齿轮齿条构成，主要完成活门开度的准确把握， 是实现型甘油自动喷雾喷涂系统的关键技术。约束运行速度与主机速度成正比关系，伺服系统把握技术以主机速度为跟踪量，将采集 到的速度信号送到PLC 把握器，由PLC 将对应于主机速度的脉冲数和脉冲频率发送到伺服放大器，执行相对确定定位操作，把握伺服电机的正反方向转动，进而通过齿轮齿条准确把握活门的开度明显，在丝束运行速度稳定条件下，活门开度与单位面积上喷涂的甘油量成正比在开度不变条
7、件下，丝束运行速度与单位面积上的喷涂量成反比所以，把握活门开度可调整雾化丝束外表的甘油量。3.1 位置伺服把握模式伺服驱动器位置把握模式原理框图如图2 所示，这是一种典型的位置环、速度环、电流环三环把握构造FXlN PLC 可输出最大 500 kHz 的高速脉冲，依据实际需要，在雾化操作过程中，将产生 30kHz 的高速指令脉冲，如图 3 所示PLC 给定脉冲信号，Z1 为设定的活门开度所对应的高速脉冲数，而编码器反响回的电机实际转动脉冲数为咒，脉冲误差信号。一九经过位置调整器PID 调整后，输出转子转速给定信号，实际转子转速信号叫由编码器给出，速度误差信号作为速度调整器的输入，再经过PID
8、调整后输出伺服电机交轴电流信号。(相当于电机电磁转矩给定信号)，与实际交轴电流信号 i 比较得出交轴电流的误差信号，通过电流调整器输出电压型逆变器的PWM 把握信号，使伺服电机按给定脉冲数运行，经过齿轮齿条的传动把握活门开度同时，利用驱动器的位置斜坡功能，在位置指令脉冲急剧变化时，实现电机平稳启动和停顿。图 2 伺服驱动器原理框图图 3 PLC 输出的 30 kHz 脉冲波形3.2 电子齿轮比伺服放大器的参数设置直接影响活门伺服把握，主要包括电子齿轮比、把握模式和指令 脉冲选择等电子齿轮比的设置是极其重要的，直接打算系统精度电子齿轮比的计算公式为：3.3 活门原点定位当开启主机并执行活门原点定
9、位时，PLC 产生速率为 2 000 Hz 的反转指令脉冲，传送给伺服放大器并驱动伺服电机使活门快速返回原点；当采集到原点接近开关信号时，以 200 Hz 低速率的指令脉冲传送给伺服放大器，使伺服电机减速并停顿，活门实现原点定位活门原点定位精度可达 01 mm。由于原点定位接近开关的检测距离与灵敏度的影响，假设系统长期运行将会导致活门原点 位置发生较大偏移，因此，需对活门原点定位进展修正，消退计误差因此，当执行活门原点定位时，PLC 先检测活门是否位于原点，假设活门位于原点，先执行活门正向移动 5 mm 操作，再执行回原点操作。4 PLC 程序设计甘油雾化系统有正常运行和系统维护2 种工作模式
10、在正常运行模式下，系统完成系统初始化、甘油雾化、状态显示、雾化甘油量调整和故障诊断等功能在系统维护模式下，系统完成活门点动、雾化点动测试和甘油开度曲线测定等功能，便利检测系统运行特性和实现 对系统的测试维护工作PLC 的 I0 端口资源安排如表 1 所示。表 1 FXlN 一 40MT 的 lo 资源配置把握系统程序承受模块化编程，构造清楚，调试便利依据功能、把握对象的不同，系 统分为自检模块、参数设置模块、故障识别处理模块、停机模块、流量调整模块、系统维护模块、甘油加热子程序以及雾化子程序主程序的功能是检测各按钮及故障报警状态，在需 要的时候调用各个子程序，以完成相应的把握功能。PLC 把握
11、系统主流程如图 4、5 所示系统自检模块完成通信检测、液位检测、伺服系统状态检测和活门原点检测，确认设备状态正常后，PLC 才会按指令连续运行参数设置模块实现相关参数的修改，保证系统运行的牢靠性和精准故障识别处理模块完成故障的处理 工作，当系统消灭故障时，错误信息会传送至故障模块，由故障模块将其错误的性质、类型 和严峻性做出推断；当一般故障时，仅向人机界面发出错误提示信息，当错误严峻时，调用停机处理模块，中止生产并发出警报流量调整模块是用户依据丝束材料的不同，微调活门 开度，实现雾化工艺效果的调整甘油加热子程序实现温度检测、加热把握和加热系统故障 诊断 3 个功能。图 4 PLC 把握系统主流
12、程图图 5 甘油雾化子程序流程图同时启动喷嘴预加热检测集合器压力，假设超过设定时间，压力仍低于设定下限，则置 位增压泵故障；假设压力超过设定上限，则置位喷嘴堵塞故障假设温度和压力正常，承受 PLC 的专用SPD 指令测量主机速度(编码器脉冲输出信号)，依据主机转速与活门开度脉冲对应关系，计算伺服电机转动所需的指令脉冲数和脉冲频率，并发送给伺服定位模块，准确定位活门位置。5 系统测试与分析香烟滤棒硬度达标的范围为 88 士 34过程力气指数cpt常用来衡量滤棒的硬度。式中：叉为滤棒硬度期望值；S 为滤棒硬度的标准偏差假设 C140，则甘油雾化效果好。在昆明某卷烟厂，系统运行在不同速度档次，在每个
13、速度档次，随机抽取20 支滤棒进展测试，硬度指标的测试结果如表 2 所示。表 2 不同速度下滤棒硬度实测数据依据式(2)计算可得，在不同速度档次，滤棒硬度过程力气指数Gk 分别到达了151，188， 186，162，均超过了I40 的预期目标与改进前的毛刷喷涂工艺相比，打跑条和手动剔除导致的甘油和丝束铺张极少。6 结论承受PLC 和触摸屏做主把握器，设计制造的型甘油雾化喷涂系统由伺服把握系统和喷涂活门把握甘油喷涂量，实现甘油的均匀喷涂，解决了承受毛刷甩涂的传统KDF2 滤棒成型机组甘油上胶系统喷涂不均匀的缺乏，实现了设计要求的各项性能指标，自动化程度高，运 行稳定牢靠，对滤棒加工生产性能的提高具有极其重要的有用价值。
基于PLC伺服控制的甘油雾化喷涂系统设计
