我厂从德国某公司进口了一套高速硬盒卷烟包装机组，RC是该机组的透明纸小盒包装机，其电气控制为独立的计算机控制系统，插接模块、变频器等器件安装在机器上，为机电一体化结构。在实际使用中，原电控系统存在备件采购困 难，上位机为英文操作界面等缺点，且变频器也多次出现故障，严重影响了正常生产，对其电气控制系统进行国产化改造非常必要。为此,我们决定采用PLC控制系统替代原RC的计算机系统。

1系统组成

PLC选用某公司中型、高速可编程 控制器，其基本指令执行时间为0.1俸;选用NT631C彩色液晶触摸屏作为上位机，通过RS232C 口与PLC通讯。

PLC系统由CPU底板及扩展底板组成。CPU底板配置3块DC输入模板，用于传感器、按钮等输入；1块高速DC输入模板,用于轴编码器输入;1块中断输入模块;1块DC输出模板；3块继电器输出模板。扩展底板配置7块温度控制模板，1块模拟输出模板。

2系统功能

2.1操作方式

PLC控制系统的操作方式与原系统的操作方式一 样，保留了按钮开关、急停开关的原控制功能。

2.2角度控制

角度信号由绝对型轴编码器（分辨率512度）产 生,编码器输出的9位格雷码经高速模板进入 PLC,通过软件处理得到与机械角度相一致的角度信号（分辨率1度）。角度信号是RC机器材料检测、机械保护检测的基础，透明纸卷自动换纸及次品烟的剔 除也离不开角度的控制。

2.3 温度控制

PLC系统采用7块温度控制模板对13路 加热器的温度进行PID控制，保证了温度控制的可靠 性。检测加热器的温度值输入到TC101,通过软件设置加热器的工作温度和模块的PID参数，模板根据设定的温度使加热器的温度稳定在设定温度值上。每丄路加热器的温度控制都具有温度自动报警 功能，当加热器的实际温度小于或大于设定温度15Y 时，机器自动停止,并在触摸屏的故障显示窗口自动显 示具体的加热器故障。

2.4透明纸检测

当透明纸检测光电管在170 ~ 180。之间检测不到透明纸时，机器制动停车。同时相应的信号进入移位寄存器，使无透明纸的烟盒在剔出口剔除。

2.5透明纸后部检测

当透明纸前后不对称或后部光电管在正常角度检 测不到透明纸时，机器制动停止。

2.6拉线检测

拉线用尽、断裂或拉线歪斜超出设置范围时，机器 自动停止，相应的次品烟在剔出口剔除。

2.7机械保护检测

当下述部件发生机械故障时,机器制动停止：

①转塔输入推板；②下折边器;③烟盒提升器;④ 皮带输入推板;⑤转塔输出推板;⑥烟盒剔除器;⑦烟 盒分离器;⑧钩烟棘轮;⑨保护门。

2.8电器保护检测

当电柜内出现任何一路自动开关故障、断路器故 障时，机器制动停止。

2.9加热器的移动控制

机器停车后，长缝加热器(3个)和两端加热器(4个)同时按各自的滞后时间通过电磁阀控制的气动机 构移开，手动盘车或机器运行时,加热器合上。

2.10联机控制

下游机FHZ停,RC停，主机DT停。DT正常时在RC上能启动DT。RC在触摸屏上有屏蔽FHZ和DT机的功能。

2.11主电机的速度控制

RC主电机为三相交流电机，由CT变频器驱动， CT变频器安装在'机器上，机器运行状态下的振动及灰 尘不可避免地影响到CT变频器的正常运行。为此， 选用三垦变频器(IHF5.5kW)替代CT变频器，并安装 在电控柜内。

RC主电机的速度控制即为变频器的频率给定信 号的控制，变频器的频率给定采用外部模拟量控制方 式，根据RC输入烟包通道的烟包情况,软件系统使模 拟输出模块DA003输出不同的等级电压，从而有效地 控制RC的运行速度。RC有以下几种速度：

1. RC低速。RC处于待料状态，当输入通道上烟 盒输入光电管处有烟，且速度检测光电管1探测到有 烟时,RC延迟Is以低速运行。
2. RC高速。RC处于低速运行状态，当速度检测 光电管2处有烟时,RC延迟Is后以高速运行。
3. RC与主机联机高速。当RC与主机联机运 行,RC速度由(1).(2)递增。当RC高速运行1.2s后， RC速度转为联机高速运行，此时RC运行速度由主机 确定。为使RC联机高速与主机匹配，软件上主机增 加了速度给定值，以确保RC联机高速要比主机速度 稍高一些。
4. RC联机低速。RC处于联机高速状态，当速度 检测光电管2检测不到烟盒时,RC立即变换到联机低 速运行，此时的速度值为主机的给定速度值减去软件 设定的数值，即使速度检测光电管2处烟盒频繁变化， RC速度也不致变化太大，从而保证了 RC的正常运 行。
5. RC待料停车速度。当主机出现故障停车，RC 输入皮带上烟盒未包完时，RC速度变换到RC高速、 RC低速；当烟盒输入光电管处有烟盒而速度检测光电 管1处无烟盒时,RC速度变换到待料停车速度；当烟 盒输入光电管检测不到烟盒时,RC滑行停止在设定的 停车角度，以保证转塔模盒与长缝加热器错开一个角 度。
6. 手动速度。在触摸屏按屏蔽主机按钮，RC以 手动速度独立运行。

2.12输入皮带电机控制

(DRC运行时，皮带电机运行;RC停止，皮带电机 停止。

2. 在操作面板上按皮带电机启动按钮或RC启 动按钮，皮带电机运行2s后停止。
3. 手动盘车皮带电机运行，停止盘车皮带电机延 迟2s后停止。
4. 主机DT启动时，皮带电机运行;DT停车，皮带 电机延迟2s停止。

2.13透明纸轴卷更换控制

由包装材料检测传感器检测左、右盘透明纸是否 用尽，当检测到透明纸用完时延时2s产生请求换纸信 号,该信号使主机DT、RC速度降到低速运行,3s后使 卷盘电机运行，执行换纸功能。当按手动换纸按钮时， 也能产生上述控制过程，同时换纸信号进入移位寄存 器，使换纸处所包装的烟包在剔岀口剔除，保证RC的 包装质量。

2.14上位机

上位机采用某公司NT631C液晶彩色触摸 屏，安装在原显示屏位置。其操作界面为中文界面，主 要功能有：

1. 展拟机器界面。该画面为RC的整体结构画 面,RC的主要功能部件、生产工艺流程及传感器位置 在画面上可详细表示出来。RC运行中故障停车，相应 的故障点在画面上以红色闪烁表示，同时画面下部自 动出现文字说明指岀具体的故障。
2. 故障查询。可显示RC当前存在的所有故障。
3. 维修窗口。该窗口供维修人员使用，输入密码 才能进入,并可对以下参数进行设置或修改。角度参 数:输入推板（转塔）；下折边器；透明纸检测；提升器; 输入推板（输出皮带）；剔除器；烟盒垛分离器；烟盒剔 除;长边加热器退离；两侧加热器退离；拉线加热器退 离;烟盒止动器。速度参数:RC高速;RC低速。

（4） 数据统计窗口。RC数据统计有以下内容:停 机时间；运行时间；合格烟盒数;剔除烟盒数；RC停机 次数。

（5） 温度窗口。可显示RC共13路加热器的设定 温度和实际温度,并可对设定温度进行设置和修改。

3改造效果

整个系统在保持原有的控制功能基础上,增加和 改进了部分功能，如烟盒入口检测，避免了以往两盒烟 同时进入或无烟盒不停机状况，大大增强了机器的保 护功能，并为今后完善功能预留了多个接口。改造采 用的所有电器元件均为通用元件，易于采购，系统接线 线号清晰明了，方便了日常维护,整个系统运行效果良 好。