一种模块化卷接机组电控系统的制作方法

1.本实用新型涉及卷接机电气系统技术领域，特别是涉及一种模块化卷接机组电控系统。


背景技术：

2.目前，世界上卷烟机的发展速度迅猛，该类机型采用了继电器和分立元件组成的逻辑电路板系统进行控制，大量的各类继电器以及电子线路板构成了繁杂的电气逻辑系统，因此维护成本很高；加上系统长年运行，设备电气故障频繁出现，排除故障相当困难，在一定程度上严重影响了卷烟厂的生产效率和产品品质。（1）受电路板和继电器控制技术控制本身特点的限制，生产现场的各种接口非常多，各种各样的接线零乱分布在现场，系统出错时，排除故障很不方便；（2）原有控制系统采用的板卡全部依靠进口，价格较高，且这些板卡很多现在已经停产，一旦损坏，将给企业造成重大损失；（3）使用原有的控制系统进行生产，工人必须对机器相当熟悉，需要进行大量的岗前培训，而且工作量较大；（4）生产时如机器出现故障，有些只能依靠面板上的指示灯显示出故障，无法准确定位故障位置，不便及时排除故障；且原有的卷接机依靠齿轮传动，需要通过更换齿轮来调控转速，成本高昂。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的卷接机齿轮传动复杂，维护起来困难，不能实现电气化生产控制的情况，提供一种模块化卷接机组电控系统。
4.一种模块化卷接机组电控系统，包括主控制器，重量控制系统，空头检测系统，人机操控界面，交流伺服系统，所述重量控制系统包括重量控制器，重量检测单元与第一剔除阀，所述空头检测系统包括空头检测单元、空头控制器与第二剔除阀，所述交流伺服系统包括若干驱动器与若干伺服电机，所述重量控制器、空头控制器及所述人机操控界面通过ethercat现场总线与主控制器电连接，所述重量检测单元与第一剔除阀分别与所述重量控制器电连接，所述空头检测单元及第二剔除阀分别与所述空头控制器电连接，所述伺服电机与所述驱动器一一对应电连接，若干所述驱动器与主控制器电连接。
5.优选的，所述重量检测单元包括烟丝密度检测器与信号处理模块，所述烟丝密度检测器通过所述信号处理模块与所述重量控制器电连接。
6.优选的，所述空头检测单元包括红外发射器、红外接收器、运算放大器、信号反馈电路，所述红外接收器输出端与所述运算放大器输入端电连接，所述运算放大器输出端与所述空头控制器电连接，所述信号反馈电路并联在所述运算放大器上。
7.优选的，所述人机操控界面是触摸电容屏。
8.优选的，所述烟丝密度检测器是微波测量头。
9.本实用新型的有益之处在于：1、采用伺服控制系统替代机械变速器，简化机械结构，避免了一系列的机械故障和隐患也减少了机械配件的消耗和储备，提高系统稳定性和可靠性；并且通过改变电子齿轮比，在不改变机械部件的条件下可实现不同长度烟支的生
产，并可实现卷接机的分时停机以减少生产消耗；2、控制系统的智能化程度和自适应性能得到增强；系统整体的可靠性和稳定性提高的同时，免维护性也得到加强；故障率明显降低。设备的有效作业率、综合经济效益、原辅材料的消耗指标改善明显，烟支质量稳定；3、能有效地控制烟支重量指标，减少因劈刀跑位造成的空头烟支，同时还能够调节内外排烟支的重量差，以满足新国标的严格要求，本系统能连续长期稳定运行。4、烟支空头采用红外线光电传感器进行探测，缺嘴烟支采用光电开关探测，整个系统工作稳定可靠，基本不需要维护。5、电气器件通用性强，可靠性高，且器件的品种大幅减少。与专用配件相比，配件容易购置，其性能稳定、价格低廉、采购周期短、渠道多。能够减少配件储备，更有利于管理。
附图说明
10.图1为其中一实施例一种模块化卷接机组电控系统电路模块示意图；
11.图2为重量检测单元与重量控制器电路模块示意图；
12.图3为空头检测单元与空头控制器电路模块示意图。
具体实施方式
13.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
14.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
15.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
16.如图1所示，一种模块化卷接机组电控系统，包括主控制器100，重量控制系统200，空头检测系统300，人机操控界面400，交流伺服系统500，所述重量控制系统200包括重量控制器201，重量检测单元202与第一剔除阀203，所述空头检测系统300包括空头检测单元301、空头控制器302与第二剔除阀303，所述交流伺服系统500包括若干驱动器501与若干伺服电机502，所述重量控制器201、空头控制器302及所述人机操控界面400通过ethercat现场总线与主控制器100电连接，所述重量检测单元202与第一剔除阀203分别与所述重量控制器201电连接，所述空头检测单元301及第二剔除阀303分别与所述空头控制器302电连接，所述伺服电机502与所述驱动器501一一对应电连接，若干所述驱动器501与主控制器100电连接。具体的，在本实施例中，主控制器100为倍福可编程控制器完成机器的运行控制和信号处理，机器的全部信号都进入主控制器100，经处理后由主控制器100控制机器根据指示执行相应动作。其中，重量控制系统200包括重量控制器201，重量检测单元202与第一
剔除阀203，重量控制器201与主控制器100安装在同一工控机的壳体内，重量检测单元202可以是安装在生产线上的称量器或者是烟丝密度检测装置，烟支经过称量器或者烟丝密度检测装置时，可以对经过的烟支一一称量，并将检测的重量信息反馈给重量控制器201，再由重量控制器201控制第一剔除阀203运作，将不符合要求的烟支从生产线上剔除掉，使得离开生产线的烟支重量控制在一定范围内，统一化，成本、物料控制度更高。烟支经过重量检测系统200后，利用空头检测系统300进行空头检测，空头检测系统300包括空头检测单元301、空头控制器302与第二剔除阀303，空头检测单元301对生产线上经过的烟支空头率进行检测，并将检测信息反馈给空头控制器302，再由空头控制器302控制第二剔除阀303工作，将不符合规格的烟支从生产线上剔除。进一步的，还包括有交流伺服系统500，包括若干驱动器501与伺服电机502，以取代原有的卷接机组的主电机及其传动链，一个伺服电机502驱动一个机械部件，为一根轴。卷接机组有位置和速度同步要求的运动部件，可以采用伺服电机502驱动，卷接机组的运动状态，即各部件间的运动关系就由各轴的运动关系确定。实现轴间的相对运动，普遍的方式是建立一个主轴作为基准，每根轴都与主轴做相对运动。卷接机组有位置和速度同步要求的主要运动部件，即刀头、布带、劈刀、风室、后身、盘纸、 拨烟轮、接装机、重量等，都采用交流伺服驱动。由于系统轴的数目较多，要实现机组加工工艺的各种复杂运动功能，因此本实用新型在各驱动轴的基础上，使用专用的驱动器501统一控制各轴，驱动器501与各伺服电机502通过现场总线进行通讯，构成整机独立驱动系统，执行具体的驱动功能，主控制器100与驱动器501可以通过profibus
‑
dp或者ethercat现场总线通讯，驱动器501响应速度较快，且抗干扰能力强。其中，本交流伺服系统500采用profibus
‑
dp现场总线，主控制器100内的软件控制程序均采用“命令—应答”模式，如主控制器100的“点动”命令通过profibus
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dp现场总线传给驱动器501，驱动器501应给主控制器100一个应答，表示收到该命令及执行命令的结果。采用“命令—应答”模式还可以避免通讯故障或通讯被干扰而产生不确定性，同时，当出现通讯故障时交流伺服系统将立即置于安全状态。需要说明的是，重量控制器201及空头控制器302与第一剔除阀203及第二剔除阀303之间是通过profibus
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dp现场总线电连接的，传输速度快，且稳定。采用交流伺服系统500替代机械变速器，简化机械结构，避免了一系列的机械故障和隐患也减少了机械配件的消耗和储备，提高系统稳定性和可靠性；并且通过人机操控界面400手动输入参数，改变电子齿轮比，在不改变机械部件的条件下可实现不同长度烟支的生产，并可实现卷烟机和接装机的分时停机以减少生产消耗。
17.在其他实施例中，在上述实施例的基础上，更进一步的，所述重量控制器201与所述空头控制器302均可以是ipc工业计算机或者是plc可编程逻辑运算器，即具备应答运算功能即可。其中，ipc工业计算机为浮点运算，逻辑运算能力相比普通的plc，更加强大。
18.如图1~2所示，所述重量检测单元202包括烟丝密度检测器21与信号处理模块22，所述烟丝密度检测器21通过所述信号处理模块22与所述重量控制器201电连接。具体的，在本实施例中，所述烟丝密度检测器21用于扫描检测烟支端部的烟丝密度，得到烟支中的烟丝密度脉冲信号，并将该脉冲信号通过信号处理模块22发送至重量控制器201中，重量控制器201通过换算得到烟支的重量值。通常情况下，烟支的重量是具有一定标准的，通常为0.6~1.0g，将其作为预设值，当重量控制器201获取的脉冲信号经过换算，得到的数值范围在预设值以外时，重量控制器201给到第一剔除阀203一个电信号，第一剔除阀203开始工作，剔
除对应的烟支。
19.如图1、3所示，所述空头检测单元301包括红外发射器31、红外接收器32、运算放大器33、信号反馈电路34，所述红外接收器32输出端与所述运算放大器33输入端电连接，所述运算放大器33输出端与所述空头控制器302电连接，所述信号反馈电路34并联在所述运算放大器33上。具体的，在本实施例中，进行空头检测时，将烟支燃烧的一端正对红外发射器31，红外发射器31发出红外线照射烟支燃烧的一端，红外光束经过烟支燃烧端折射后，被红外接收器32接收，转换为模拟电压，该模拟电压经过运算放大器33和信号反馈电路34处理，发送给空头控制器302，由空头控制器302控制第二剔除阀303工作，剔除对应的烟支，防止空松不合格的烟支流入市场。
20.具体的，在本实施例中，所述人机操控界面400是触摸电容屏，便于工作人员现场手动输入参数，便捷修改交流伺服系统500的转动速率，改变电子各个轴之间的电子齿轮比，操作简单方便。
21.具体的，在本实施例中，所述烟丝密度检测器21是微波测量头。微波测量头测量原理如下：微波测量头是通过微波振荡器产生微波信号传送给微波谐振腔，当烟支穿过微波谐振腔时，不同密度及含水量率的烟支会引起微波电磁场参数变化，通过对微波参数能量变化的分析，处理，可以获知烟支的密度参数，并输入至重量控制器201，完成烟支的重量检测工作。
22.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
23.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。