引言

在國(guó)內(nèi)煙草行業(yè),整個(gè)生產(chǎn)工藝過程的物流自動(dòng)化應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛和深入,各煙草企業(yè)相繼提高生產(chǎn)過程的物流自動(dòng)化水平,減少人工環(huán)節(jié),實(shí)行全面集成的管理模式。托盤包裝輸送系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)濾嘴棒實(shí)盒進(jìn)行立庫(kù)緩存、托盤成組輸出、托盤層碼、自動(dòng)套膜、生產(chǎn)合格自動(dòng)貼標(biāo)。濾嘴棒作為卷煙企業(yè)重要的輔料,有的煙草企業(yè)擁有自己的濾嘴棒車間,也有專業(yè)化的濾嘴生產(chǎn)和研發(fā)企業(yè)。在國(guó)內(nèi),大部分的濾嘴棒托盤包裝系統(tǒng)為人工作業(yè)或半自動(dòng)作業(yè),人工利用叉車或液壓車對(duì)濾嘴棒進(jìn)行實(shí)盒搬運(yùn),人工層碼,利用裹膜機(jī)進(jìn)行裹膜,在整個(gè)過程中體力作業(yè)量大,自動(dòng)化程度低,生產(chǎn)效率低下。

南通煙濾嘴有限責(zé)任公司與昆明船舶設(shè)備集團(tuán)合作開展南通煙濾嘴公司的易地技改項(xiàng)目,成功實(shí)現(xiàn)了濾嘴棒實(shí)盒的立庫(kù)緩存、即時(shí)成組輸出、自動(dòng)規(guī)格匹配層碼、位姿調(diào)整、自動(dòng)套膜、合格證打印貼標(biāo)等功能,并且克服了設(shè)備多、接口復(fù)雜的項(xiàng)目難點(diǎn)問題。此設(shè)計(jì)有效保證了進(jìn)料的準(zhǔn)確性以及運(yùn)行的穩(wěn)定性,實(shí)現(xiàn)了濾嘴棒在線生產(chǎn)包裝,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。

整個(gè)系統(tǒng)以西門子s7-400PLC為控制核心,采用分布式I/O站點(diǎn),配電和控制柜分離,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有操作員終端,整個(gè)托盤包裝系統(tǒng)采用自動(dòng)化物流,減少人工干預(yù),提高企業(yè)質(zhì)量控制和自動(dòng)化生產(chǎn)水平,實(shí)現(xiàn)全過程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。上位機(jī)系統(tǒng)通過OPC與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)操作,采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信,系統(tǒng)的可靠性好,運(yùn)行效率高,降低了系統(tǒng)維護(hù)人員的工作量,實(shí)現(xiàn)了高效實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

1系統(tǒng)概述

在濾嘴棒生產(chǎn)車間布置有多組成型機(jī)組進(jìn)行濾嘴棒的生產(chǎn),通過裝盤輸送系統(tǒng)以及軌道穿梭車系統(tǒng)將實(shí)盒濾嘴棒成組輸出到立體庫(kù)中,通過wMs信息數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)匹配和計(jì)算,將同一車間班次、同一機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的實(shí)盒濾嘴棒出庫(kù),完成對(duì)實(shí)盒濾嘴棒的托盤包裝。輸送線包含多條輸入和輸出通道的立體倉(cāng)庫(kù)、升降輸送設(shè)備、合流成組輸送設(shè)備、層碼裝置、套膜設(shè)備、合格證貼標(biāo)以及輔料的輸送設(shè)備和其他輸送設(shè)備。

2控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)接口

托盤包裝輸送系統(tǒng)需要滿足生產(chǎn)車間托盤包裝的所有生產(chǎn)任務(wù)。整個(gè)輸送系統(tǒng)運(yùn)行面臨多種困難,包括成型設(shè)備種類多、控制模式復(fù)雜多樣、輔助物料質(zhì)量參差不齊等等,其中不乏一些復(fù)雜的單機(jī)設(shè)備,因而系統(tǒng)之間的信息交互就顯得尤為重要。

控制系統(tǒng)與層碼設(shè)備的通信采用基于以太網(wǎng)的FB14/FB15以及sFB14/sFB15功能模塊進(jìn)行通信?？刂葡到y(tǒng)與其余設(shè)備采用硬件1/o聯(lián)鎖,其可靠性高、操作簡(jiǎn)單,有效地避免了因通信異常產(chǎn)生的運(yùn)行故障。

2.2控制策略的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)智能軌道穿梭車按照上位系統(tǒng)下達(dá)的站臺(tái)指令將生產(chǎn)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)的實(shí)盒濾嘴棒輸送到指定站臺(tái)時(shí),小車對(duì)接卸貨完成,上位系統(tǒng)下達(dá)入庫(kù)命令將實(shí)盒濾嘴棒分類入庫(kù)。當(dāng)滿足出庫(kù)條件時(shí),上位系統(tǒng)下達(dá)出庫(kù)指令,控制系統(tǒng)進(jìn)行匹配、合流成層、與輔料進(jìn)行層碼、套膜、貼標(biāo),完成生產(chǎn)任務(wù)。具體信息通信及動(dòng)作流程如圖1、圖2所示。

在整個(gè)生產(chǎn)過程中,為了保證物料和信息的一一對(duì)應(yīng),防止出現(xiàn)混裝、亂層、數(shù)量錯(cuò)誤等情況,控制系統(tǒng)還需要對(duì)系統(tǒng)單一設(shè)備進(jìn)行控制,但由于設(shè)備眾多、流程復(fù)雜,為了保障信息通信正常和運(yùn)行流暢,部分功能還必須由上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制,例如二次比對(duì)校驗(yàn)等,可實(shí)現(xiàn)信息追溯,找到錯(cuò)亂位置,方便進(jìn)行人工修正。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備動(dòng)態(tài)且能夠下達(dá)任務(wù)指令,對(duì)于中間過程的人工誤操作都可以進(jìn)行任務(wù)查詢、更改、刪除、追溯等。整個(gè)系統(tǒng)的信息直觀明了,操作性強(qiáng),若出現(xiàn)故障、錯(cuò)誤會(huì)有蜂鳴器報(bào)警,報(bào)警燈閃爍,現(xiàn)場(chǎng)人員可以及時(shí)處理校正,進(jìn)一步提升了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3設(shè)備人員交互

在過程日趨復(fù)雜、對(duì)機(jī)器人和設(shè)備的要求不斷增加的環(huán)境中,獲得最大的透明性對(duì)操作員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,操作員終端提供操作員與過程設(shè)備(PLC）之間的接口。操作員通過查看操作屏上的動(dòng)態(tài)更新顯示信息,通過良好的圖形用戶界面來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行過程,對(duì)于臨界狀態(tài)產(chǎn)生的報(bào)警記錄進(jìn)行檢查,還可以對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行管理。在系統(tǒng)軟件運(yùn)行過程中,根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)變化,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果。這樣便將現(xiàn)場(chǎng)的工況真實(shí)、合理地反映到計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面中,直觀、便捷,人機(jī)交互性好,運(yùn)行可靠。

2.4設(shè)備運(yùn)行

該控制系統(tǒng)具有良好的開放性,可以根據(jù)不同的權(quán)限要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。系統(tǒng)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行,已在江蘇中煙南通煙濾嘴公司使用,效果顯著,能夠滿足企業(yè)控制和使用要求。

3結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)盒濾嘴棒進(jìn)行托盤包裝的實(shí)盒暫存、自動(dòng)成組、位姿調(diào)整、成層、碼垛、套膜、合格貼標(biāo)。利用現(xiàn)場(chǎng)放置的操作員終端可以快速通過簡(jiǎn)便的圖形界面進(jìn)行信息更改及運(yùn)行狀態(tài)查詢等,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高效運(yùn)行。該系統(tǒng)的投入使用,適應(yīng)了加強(qiáng)生產(chǎn)自動(dòng)化管理的要求,減少了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了濾嘴棒托盤包裝作業(yè)的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平,有效地降低了生產(chǎn)成本,達(dá)到了預(yù)期的效果,為設(shè)備的安全、穩(wěn)定和長(zhǎng)期管理發(fā)揮了重要作用。