濾嘴棒托盤包裝輸送系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘

要：分析了濾嘴棒托盤包裝輸送的生產(chǎn)工藝過程，設(shè)計了濾嘴棒自動托盤包裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了實盒濾嘴棒的自動暫存、滿托盤自動輸送、信息自動匹配、數(shù)據(jù)實時顯示、設(shè)備遠程管理以及系統(tǒng)運行狀態(tài)的動態(tài)顯示和報警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，界面簡潔，功能完善，有效提升了濾嘴棒包裝輸送的自動化水平，滿足了濾嘴棒托盤包裝的使用要求。關(guān)鍵詞：濾嘴棒；托盤包裝輸送系統(tǒng)；PLC

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引言在國內(nèi)煙草行業(yè)，整個生產(chǎn)工藝過程的物流自動化應(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)過程的物流自動化水平，減少人工環(huán)節(jié)，實行全面集成的管理模式。托盤包裝輸送系統(tǒng)成功實現(xiàn)了對濾嘴棒實盒進行立庫緩存、托盤成組輸出、托盤層碼、自動套膜、生產(chǎn)合格自動貼標。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)或半自動作業(yè)，人工利用叉車或液壓車對濾嘴棒進行實盒搬運，人工層碼，利用裹膜機進行裹膜，在整個過程中體力作業(yè)量大，自動化程度低，生產(chǎn)效率低下。南通煙濾嘴有限責任公司與昆明船舶設(shè)備集團合作開展南通煙濾嘴公司的易地技改項目，成功實現(xiàn)了濾嘴棒實盒的立庫緩存、即時成組輸出、自動規(guī)格匹配層碼、位姿調(diào)整、自動套膜、合格證打印貼標等功能，并且克服了設(shè)備多、接口復(fù)雜的項目難點問題。此設(shè)計有效保證了進料的準確性以及運行的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了濾嘴棒在線生產(chǎn)包裝，各項指標達到了設(shè)計預(yù)期。整個系統(tǒng)以西門子S7-400PLC為控制核心，采用分布式I/O站點，配電和控制柜分離，現(xiàn)場設(shè)置有操作員終端，整個托盤包裝系統(tǒng)采用自動化物流，減少人工干預(yù)，提高企業(yè)質(zhì)量控制和自動化生產(chǎn)水平，實現(xiàn)全過程的實時在線監(jiān)控。上位機系統(tǒng)通過OPC與PLC進行數(shù)據(jù)操作，采用工業(yè)以太網(wǎng)進行通信，系統(tǒng)的可靠性好，運行效率高，降低了系統(tǒng)維護人員的工作量，實現(xiàn)了高效實時在線監(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組進行濾嘴棒的生產(chǎn)，通過裝盤輸送系統(tǒng)以及軌道穿梭車系統(tǒng)將實盒濾嘴棒成組輸出到立體庫中，通過WMS信息數(shù)據(jù)庫的自動匹配和計算，將同一車間班次、同一機臺生產(chǎn)的實盒濾嘴棒出庫，完成對實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庫、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)。整個輸送系統(tǒng)運行面臨多種困難，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功能模塊進行通信?？刂葡到y(tǒng)與其余設(shè)備采用硬件I/O聯(lián)鎖，其可靠性高、操作簡單，有效地避免了因通信異常產(chǎn)生的運行故障。2.2

控制策略的實現(xiàn)當智能軌道穿梭車按照上位系統(tǒng)下達的站臺指令將生產(chǎn)機臺生產(chǎn)的實盒濾嘴棒輸送到指定站臺時，小車對接卸貨完成，上位系統(tǒng)下達入庫命令將實盒濾嘴棒分類入庫。當滿足出庫條件時，上位系統(tǒng)下達出庫指令，控制系統(tǒng)進行匹配、合流成層、與輔料進行層碼、套膜、貼標，完成生產(chǎn)任務(wù)。具體信息通信及動作流程如圖1、圖2所示。在整個生產(chǎn)過程中，為了保證物料和信息的一一對應(yīng)，防止出現(xiàn)混裝、亂層、數(shù)量錯誤等情況，控制系統(tǒng)還需要對系統(tǒng)單一設(shè)備進行控制，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行流暢，部分功能還必須由上位計算機系統(tǒng)進行控制，例如二次比對校驗等，可實現(xiàn)信息追溯，找到錯亂位置，方便進行人工修正。上位計算機系統(tǒng)可實時顯示設(shè)備動態(tài)且能夠下達任務(wù)指令，對于中間過程的人工誤操作都可以進行任務(wù)查詢、更改、刪除、追溯等。整個系統(tǒng)的信息直觀明了，操作性強，若出現(xiàn)故障、錯誤會有蜂鳴器報警，報警燈閃爍，現(xiàn)場人員可以及時處理校正，進一步提升了產(chǎn)品質(zhì)量。2.3

設(shè)備人員交互在過程日趨復(fù)雜、對機器人和設(shè)備的要求不斷增加的環(huán)境中，獲得最大的透明性對操作員來說至關(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態(tài)更新顯示信息，通過良好的圖形用戶界面來控制設(shè)備的運行過程，對于臨界狀態(tài)產(chǎn)生的報警記錄進行檢查，還可以對運行參數(shù)進行管理。在系統(tǒng)軟件運行過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的實時變化，實現(xiàn)動態(tài)效果。這樣便將現(xiàn)場的工況真實、合理地反映到計算機的監(jiān)控畫面中，直觀、便捷，人機交互性好，運行可靠。2.4

設(shè)備運行該控制系統(tǒng)具有良好的開放性，可以根據(jù)不同的權(quán)限要求對系統(tǒng)進行操作。系統(tǒng)經(jīng)過長時間的調(diào)試運行，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)語該系統(tǒng)有效地實現(xiàn)了對實盒濾嘴棒進行托盤包裝的實盒暫存、自動成組、位姿調(diào)整、成層、碼垛、套膜、合格貼標。利用現(xiàn)場放置的操作員終端可以快速通過簡便的圖形界面進行信息更改及運行狀態(tài)查詢等，實現(xiàn)了系統(tǒng)