专利名称：用于香烟卷接机组的电气控制设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属烟草机械的微电子程序控制设备。
我国生产的成套技术设备YJ14－YJ23卷接机组，被行业确定为“七五”计划期间更新换代的主导产品。该机组的电气控制部分由主控制箱、电源箱，料斗箱、按钮箱和分线箱五个箱体组成，存在以下问题1.由于是以继电器交流接触器的硬连接控制为基础，技术比较落后，特别是可靠性差。
2.从电气部分的结构而论，非常分散、不合理，造成总体布置繁锁结构复杂，不仅使生产周期长，而且安装维修也困难。
3.主拖动电机为一双速异步电动机，机组只有高、低两档速度，不能满足用户针对不同原料调节适当作业速度的要求。特别在生产过程中由低速到高速的突然转变，常造成机器的调整性失效(故障)，影响机器的有效作业率和加速机件的磨损。
4.电磁离合器动作频繁，磨损太大，影响其寿命。接嘴机抬纸动作不能及时配合动作等等，对整机的开机率和成品率都有不同程度的影响。
本实用新型的目的在于采用最新的电子技术，根据生产实际需要，另行设计制造YJ14－YJ23卷接机组的电气控制部分，提高可靠性和其他电气性能，简化结构并实现无级变速，以解决现有技术存在的问题。
本实用新型是这样实现的应用PC(工业可编程序控制器)技术，以编程软连接的方式，代替大量的硬连接电路，使设备缩小到最简化的固定模式，实现了机组的联合集中控制。
以下结合附图具体说明本实用新型的内容。
图1为本控制设备的框图，其中〔1〕为工作指令，〔2〕为YJ14(即卷烟机)的现场探测器(开关量)，〔3〕为YJ23(即接咀机)的现场探测器(开关量)，〔4〕为编程器，〔5〕为可编程序控制器(PC)，〔6〕为EPOM模块，〔7〕为调速控制器，〔8〕为主轴调速电机，〔9〕为YJ14执行元件，〔10〕为YJ23执行元件，〔11〕为机组工作指示系统。工作原理〔1〕发出工作指令输入〔5〕，〔5〕的工作程序由〔4〕编制，并且已读入〔6〕中，所以对用户来说工作程序是不会丢失的。根据〔5〕对已编程序执行的结果，来驱动〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕中的机组各个执行元器件工作。在机组工作启动后，〔2〕、〔3〕中的各个现场探测器又不断地向〔5〕输入其信号，由〔5〕对程序的执行，通过〔7〕、〔8〕、〔9〕、〔10〕来改变工艺所要求的各种配合动作。为了实现主轴转速的稳定，〔8〕又有一信号反馈给〔7〕。机组的工作状态随时均可由〔11〕指示出来。
〔1〕可以是各种控制按钮、调节旋钮等。〔2〕可以是料位探测器，安全防护开关、送丝联锁开关，烙铁吸持开关，缺浆探测器等。还可以再加上跑条探测器。〔3〕可以是供咀信号探测器等，还可以再加上供纸信号探测器。〔9〕可以是风泵电机、料斗电机、料位控制离合器，烙铁吸持电磁铁，打条器电磁铁，印模调整电机等。〔10〕可以是切刀电机，供咀、供纸、抬纸电磁铁等。
和现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于1.具有极高的可靠性。一般低压电气，以永佳厂继电器为例，电寿命为60万次。而PC机均可达5000万次，并且具有很强的抗干扰能力。如果采用最佳实施方案，在硬电路设计中选用国内最优化的D系列交流接触器(其设计寿命可达500万次)，则整机寿命至少可提高8～10倍。根据有关资料，PC机的平均无故障时间为2万小时以上，这样机组电气平均无故障时间可达2～5年。
从使用进口MK－8机组的烟厂了解到，MK－8机组电气部分，平均每月故障3～5次。以每次检修时间平均2小时计，这样平均每月检修停机10小时。以每小时产值2500元计，每年检修停机损失可达30万元、数字是十分惊人的。
2.利用其可编程性，弥补了原机的不足，提高其性能。如(1)增加离合器瞬动抑制电路，在不影响机器供丝的前提下，有效地抑制了进口件离合器的瞬间动作，避免了无效的频繁吸合，从而增加其使用寿命，并对供丝的稳定性也有一定的效果。(2)停机自动抬低电路，避免了由于卷烟机部分停机时，包头纸不能及时配合动作而上浆过多的弊端，可以提高机组的开机率，成品率。(3)通过PC的编程，使大部分按钮具有双重功能，充分考虑了操作的简单化。
3.实现了卷接机组的无级变速，满足了烟支生产工艺的要求，使机器速度变换中具有一个平滑的过程，从而避免了原机由低速向高速突然变换所产生的巨大惯性和冲击力。本设计中，把无级变速系统和PC技术有机配合起来，机组可采用多种工作方式，从而能让用户根据工艺、原、辅料的不同，随心所欲地把机器调整到最佳运行状态，提高开机率和成品率。
4.采用组合式的结构，使机器的安装维修、使用十分方便。同时也使电器部分的布置和结构更加合理简单。仅以YJ14卷烟机计算，由原来的五个箱体，减少为一个箱体；机械加工零件由原来的184种343个，减少到22种33个，可节约工料费约3800元／台。
5.有一个较完整的指标系统。包括PC的输入、输出指示、保险群工作指示，并且是一个简单易懂的指示系统，为排除故障提供极大方便。
图1为本实用新型的框图。图2为卷烟机控制设备的结构示意图。图3为接咀机控制设备的结构示意图。图4～9为实施例电路图。图10为实施例离合器瞬动抑制电路梯形图。图11为实施例停机自动抬纸电路梯形图。图12为实施例按钮信号双重功能梯形图。图13为实施例主轴驱动控制电路梯形图。图14为实施例跑条自动停机、烙铁吸持和打条器电路梯形图。图15和图16为实施例缺浆信号指示电路梯形图。
实施例。整个电气控制设备的结构示意图见图2和图3。图2中，机组电控制装置〔12〕通过插头分别与光电开关发射头GDK－1，光电开关接收头GDK－2，电磁离合器CLH，料斗门防护开关SQ1，料斗电机M6，液压平衡电机M7，送丝联锁开关SQ4，烙铁吸持开关SQ7和烙铁吸持电磁铁XL，缺浆信号开关SQ9，打条器DL，调速板〔13〕，控温板〔14〕，指示板〔15〕，刀头箱防护开关SQ2，补偿进刀电机M6，风泵M1，印调电机M9和电磁滑差调速电机M0－Z－F连接。其中GDK1、GDK2、CLH和SQ1；M7和SQ4；SQ7，XL，SQ9和DL；SQ2和M8分别共用同一个插头。图3中，调整按钮站〔16〕通过插头与机组电控装置〔12〕，风泵M2，一切二电机M4和分线盒〔17〕相连。分线盒又通过插头或接线端子与抬纸磁铁3DT，搅浆电机M3，供纸电磁铁2DT，供咀电磁铁1DT，供咀检测器SQ5和供纸检测器SQ6，一切三电机M5以及搓烟轮加热器DR相连接。其中M3与3DT；SD5，SQ6与M5分别共用同一个插头或接线端子。
图4～图9为整个电气控制设备的电路图，实现电源接通，分机短路过载保护、调速电机及其系统控制、卷烟机(YJ14)风泵控制，接嘴机(YJ23)风泵控制，接嘴机搅浆泵控制，一切二电机、一切三电机、液压电机控制，控制电源保护、卷烟机加热控制，接嘴机加热控制、卷烟机和接嘴机控温仪控制，料位探测器控制，补偿电力电机控制，印模电机控制，电磁离合器控制，烙铁吸持电磁铁控制，打条器控制，换纸器控制和PC机电源接通等功能。图中X0～X25为PC机输入端子，Y0～Y17为PC机输出端子，C为PC机输入信号公共端子。M0－F－Z为电磁调速电动机，ZTK为滑差电机控制器(JD1A～40)。M1～M6使用交流异步电动机，M7为液压平衡器电机，M8为补偿电机(1转／分)，M9为印调电机(SD4.5，110V)。PC为可编程序控制器(EX－40，继电器输出)。TWD1和TWD2为控温仪，ST1和ST2为热电偶。GDK为光电开关。BK－100为变压器。ZK、KM0～KM6，J1和J2均为交流接触器。FR0～FR6为热继电器。QFK1～QFK3为单极自动开关，QF14和QF23为三极自动开关。SQ0～SQ2、SQ4、SQ7～SQ为行程开关。SQ3为真空开关。SQ5、SQ6为微动开关。KA0、KA1～KA为按钮。KA10～KA13为旋转按钮。HL0～HL10为指示灯(6.3V)。1CZ～21CZ为插头座。24CZ为印刷电路连接器。1DT～3DT为交流本整电磁铁。0RD～7RD、10RD、13RD、14RD、17RD、20RDS、21RD～24RD、25RDS、RD均为小型保险。1GD～3GD为整流桥堆，1D～3D为整流二极管，3CT为双向可控硅，D30为触发二极管，R9～R31为电位器。K0为钮子开关，K为拨键开关。DR14为450W、110V电热管，DR23为1200W、220V电炉丝，CLH为离合器，XL为吸持线圈，DL为打条器线圈。
该设备的编程如下a.离合器瞬动抑制电路见图10，输入信号为光电开关的输出触点，从X22点输入。输出Y0触点接通离合器整流电路。该抑制电路使离合器只有在主轴启动以后才有条件接通(
闭合)。当光电开关通光，离合器吸合，在高速送丝中出现第一次挡光以后，于一定时间内(如10秒)出现的瞬时通光、挡光，一律无效，这样便可以有效地抑制离合器的瞬时动作，增加其寿命。
b.停机自动抬纸电路见图11。在机组的主传动、切刀工作以后，
断开，
闭合，提供了此电路的工作条件。当SQ6触点闭合，测得供纸信号，
常闭触点断开，内部输出继电器Y13无输出，供纸、抬纸电磁铁2DT、3DT失电，机械离合器自动接合，使机器正常工作。当一旦发生停机，尽管装料轮上还有烟支存在，
触点仍没有恢复闭合，但
常闭触点闭合，便可使Y13立即通电，使3DT抬纸电磁铁通电，实现停机自动抬纸，这样可以避免停机时，由于不能及时抬纸，使包头纸上浆过多而造成搓烟丝轮不清洁，产品成品率下降。KA11信号供用户手动调整之用，方便灵活。
c.按钮信号双重功能电路见图12。
利用此电路可以减少一半数量的控制按钮，使之可靠性提高，操作方便。电路采用了边沿触发器指令，使控制回路的工作随时处于一触即发的状态，故控制灵敏度极高。当第一次按动KA1时，首先使内部继电器R3得电，输出继电器Y10得电并自锁，
触点又为内部继电器R2的导通准备了条件；当第二次按动KA1时，R2通电，便可使Y10断电无输出。这样便实现了双重功能。
d.主轴驱动控制电路见图13。
从卷烟工艺的要求，设计以下驱动控制方式
在满足主轴启动条件后，
触点闭合，这时按动KA6点动信号，于X13输入，则Y5输出触点把点动调节信号电压输入调速控制器，实现点动调节。按动KA7启动信号于X14输入，则内部中间继电器R24首先通电吸合，Y6输出点即把启动速度信号电压接通，机器主轴就以R11整定的启动速度低速运行，这时由于Y7没有输出，故运行调速电位器R10调节无效。只有再次按动KA7时，内部继电器R23接通，Y7才有输出，机器主轴转速就可以通过R10方便灵活地调节到最佳工作状态。必须说明，软电路中Y5、Y6、Y7是相互联锁的。同时此电路，也保证了每次停机后，第一次启动一定是低速运行，从而可靠地避免了突然高速启动而引起的故障。
e.跑条自动停机、烙铁吸持和打条器电路见图14。
此软电路的设计保证了原机的工作要求烙铁压下，打条器瞬时工作、跑条时自动延时停机，及停机后烙铁延时释放。
其原理烙铁压下，SQ7闭合，
闭合，使Y2输出接通打条器，然而同时启动的内部时间继电器T2又在0.5秒之后使Y2输出停止，完成打条器瞬间工作。
闭合的同时使Y1输出，吸持电磁铁通电并保持，使烙铁保持压下工作状态。
当在开烟过程中，一旦发生跑条，则SQ3闭合，
触点断开。此时，内部继电器R16受内部时间继电器
触点所控制，延时8秒失电，从而失去主轴起动条件，实现跑条时的自动延时停机。
当卷烟机，Y17输出继电器失电，使
触点闭合，T3接通，在2秒后烙铁才能释放，完成停机及烙铁延时释放电路。
f.缺浆信号指示电路本实例中采用了按时间分段，不同显示的方法发生缺浆后，先由黄色指示灯燃亮，进行缺浆指示，在前后五分钟时，使灯亮转化为闪烁指示。见图15和图16以T10、T11回路组成振荡电路，代替原机中闪烁继电器，并由内部继电器R26输出闪烁信号。
缺浆信号SQ9的闭合，接通T5、T12二个定时器，取T12为10分钟时限，取T5为缺浆后停机时限15分钟。缺浆报警信号灯HL10由Y4输出。
在缺浆信号发出以后，前十分钟由于
触点的闭合，使Y4输出不发生闪烁，以黄灯报警，告示缺浆；至T12时限一到，电路将使Y4输出发生闪烁，以告示前后五分钟的报警。
本控制设备电源是由接触器ZK来接通的，当合上KA按钮，ZK吸合，有电指示灯HLO燃亮，电源接通。
M0～M6七台电机均具有过载保护。不论哪一台电机过载，都无法开动机器，打开电控箱；就可发现PC机的输入状态指示灯燃灯。此时应及时排除电机过载，方能开动机器。
为保护电气设备和人身安全，在电气控制箱上设置了门控开关SQ0，正常工作状态下，电控门必须关闭，SQ0触点闭合，对应输入X1的指示灯燃亮。当需要检修开箱时，可合上超越开关K0，方能让电气箱开门，进行开机检修等工作。
料斗门控制开关SQ1安放在料斗门内，正常工作状态下应使料斗门关上，SQ1闭合，对应输入X6的指示灯燃亮。否则料斗电机M6将无法投入工作。
启动主轴前，刀头箱必须盖好，以免发生危险。只有完全盖好后，SQ2闭合，对应输入信号X10的指示灯燃亮。否则，将不允许启动主轴。
不论上述何种防护措施，不具备时、控制显示板上就有对应的红灯指示，机器不允许投入正常工作。只有上述防护都具备时，方可按以下顺序启动机器搅浆启动－切头启动－风泵启动－料斗电机启动－主轴启动。
控制显示板上，除电源接通按钮外，都具有双重功能，即第一次按动为启动，对应的红色指示灯熄灭。第二次按动为停止。
后身料位检测是由光电开关进行的。当料位下降时，光电开关通光，离合器通电吸合，快速送丝；然而当料位上升到一定高度时，离合器失电，低速送丝，并在一定时间内保持低速送丝。这样便可有效地抑制离合器的瞬间动作，避免了离合器的无效吸合，从而增加其使用寿命。
机组的主轴由滑差电机拖动，它是由原动机M0、电磁滑差离合器Z及测速电机F三部分组合而成。它的原动机M0是随切刀电机同步启动的，所以主轴的启动、加速和停止是通过对滑差电机的电磁转差离合器来实现的。
调速控制板上KA6是点动启动按钮，其点动速度于出厂时调好，通常为500～800支／分，必要时可以通过R12来调节。KA7是启动、加速按钮，它具有双重功能，当第一次按动KA7时，主轴以调整的运转初速800支／分低速运转，此时加速电位器R10调节无效。只有再次按动KA7时，程序由Y6输出转变为Y7输出，加速接通，才使主轴可以通过R10调节、加速运行，实现无级变速，从而使机组达到最佳运行状态。
主轴的停止按钮有二个KA8、KA9。一个在调速板上，另一个是在YJ23接咀机控制板上，它们的功能是等同的。
主轴不论采取何种方式启动运行，进刀补偿电机都同时运行，以随时保持切刀的锋利。
主轴启动后，若送丝走纸等各部分正常、压下烙铁，与此同时接通烙铁吸持开关，使Y1输出接通，吸持电磁铁XL通电吸合，烙铁保持工作状态，即可形成烟条。打条后，让烟条进入刀头，切成烟支。
当停机时，烙铁吸持线圈将延时释放，以保证烟卷成条。
当YJ14卷烟机出烟正常后，烟支经烟轮进入YJ23接咀机、首先由SQ5检出供咀信号、电磁铁1DT失电、机械离合器自动接合，开始供咀。
接着烟支往前，又由SQ6检出供纸信号，电磁铁2DT、3DT同时失电，机械离合器自动接合，开始供纸。同时，拨叉自动下落，把水松纸压在上浆轮上，上浆。
一旦发生停机，3DT便立即复电抬纸，从而避免了水纸上浆过量，造成不良后果。
KA10、KA11分别是供咀、供纸的调整按钮，正常工作情况下应置自动位置(即断开位置)。
当不需要后车身配合调整前车身时，只要压下送丝联锁手柄，使SQ4闭合，便可以实现。
开机运行中，一旦发生缺浆，SQ9闭合，则缺浆信号灯HL10燃亮，告诉操作者早备加浆。经10分钟后，HL10发生闪烁指示，表示最后5分钟告警。这样以缺浆信号后15分钟自动停机。此时，HL10仍闪烁则表示缺浆停机，並非机器故障。
在保险及印刷板组件上有熔断器工作指示。指示灯与熔断器各21个，是一一对应的。若哪个指示灯熄灭，即表示对应的熔断器断丝，须更换熔芯。
该设备采用的电磁调速电机为JZTY系列，它是一种由三相交流异步电动机M0，电磁滑差离合器Z及测速电机F三部分组成，与JD1A－40配合后，组成一个交流无级调速驱动装置。它具有测速发电机负反馈自动调节，能在比较宽广的转速范围内进行平滑的无级变速。在这个调速系统中三相异步电动机是作原动机用，它决定了离合器的运行方向。控制器JD1A－40是通过改变可控硅移相角，从而改变离合器的输入电压以达到调速目的。
必须说明，PC机的种类很多，其指令系统各有不同，上面叙述的仅是本实用新型一种实施例。尽管各类PC机的指令有所不同，但大同小异，只要按上述原理和设计思想，略作修改、各种工业可编程序控制器均可适用。
权利要求1.YJ14-YJ23香烟卷接机组的电气控制设备，其特征在于使用PC机(工业可编程序控制器)，以编程软连接的方式代替原机组电气控制装置的大量硬连接电路，由[1]发出工作指令输入可编程序控制器[5]、[5]的程序由编程器[4]编制并已读入EPROM模块[6]中，根据[5]对已编程序执行的结果来驱动调速控制器[7]、主轴调速电机[8]，YJ14(卷烟机)执行元件[9]和YJ23(接咀机)执行元件[10]，在机组工作启动后，由YJ14的现场探测器[2]和YJ23的现场探测器[3]不断向[5]输入其信号，由[5]对程序的执行，通过[7]、[8]、[9]、[10]来改变工作所要求的各种配合动作，[8]有一使主轴转速稳定的信号反馈给[7]，机组的工作状态随时由工作指示系统[11]显示。
2.如权利要求1所述的机组电气控制设备，其特征在于〔1〕为各种控制按钮和调节旋钮，〔2〕为料位探测器，安全防护开关、送丝联锁开关、烙铁吸持开关和缺浆探测器，〔3〕为供咀信号探测器，〔9〕为风泵电机、料斗电机、料位控制离合器，烙铁吸持电磁铁，打条器电磁铁，印模调整电机，〔10〕为切刀电机，供咀、供纸、抬纸电磁铁。
3.如权利要求2所述的机组电气控制设备，其特征在于〔2〕还包括跑条探测器，〔3〕还包括供纸信号探测器。
4.如权利要求3所述的机组电气控制设备，其特征在于它包括电源接通，分机短路过载保护、调速电机及其系统控制，卷烟机(YJ14)风泵控制，接咀机(YJ23)风泵控制，接咀机搅浆泵控制，一切二电机、一切三电机、液压电机控制，控制电源保护、卷烟机加热控制，接咀机加热控制，卷烟机和接咀机控温仪控制，电磁离合器控制，烙铁吸持电磁铁控制，打条器控制，换纸器控制和PC机电源接通等电路。
5.如权利要求4所述的机组电气控制设备，其特征在于所用PC机为EX－40(继电器输出)，机组主轴由JZTY系列电磁滑差调速电机拖动，并与滑差电机控制器ZTK(JD1A～40)配合组成一个交流无级调速驱动装置。
6.如权利要求5所述的机组电气控制设备，其特征在于机组电控装置〔12〕通过插头分别与光电开关发射头GDK－1，光电开关接收头GDK－2，电磁离合器CLH，料斗门防护开关SQ4，料斗电机M6，液压平衡电机M7，送丝联锁开关SQ4，烙铁吸持开关SQ7和烙铁吸持电磁XL，缺浆信号开关SQ9，打条器DL，调速板〔13〕，控温板〔14〕，指示板〔15〕，刀头箱防护开关SQ2，补偿进刀电机M8，风泵M1，印调电机M9和电磁滑差调速电机M0－Z－F连接，其中GDK1、GDK2、CLH和SQ1，M7和SQ4，SQ7XL、SQ2和M8分别共用同一个插头，调速按钮站〔16〕通过插头与机组电控装置〔12〕，风泵M2，一切二电机M4和分线盒〔17〕相连，分线盒又通过插头或接线端子与抬纸磁铁3DT，搅浆电机M3，供纸电磁铁2DT、供咀电磁铁1DT、供咀检测器SQ5和供纸检测器SQ6，一切三电机M5以及搓烟轮加热器DR相连接，其中M3与3DT，SQ5、SQ6与M6分别共用同一个插头或接线端子。
专利摘要用于香烟卷接机组的电气控制系统，属烟草机械的微电子程序控制装置。本实用新型应用工业可编程序控制器，以编程软连接的方式，代替大量的硬连接电路，使系统缩小到最简化的固定模式，实现了机组的联合集中控制。和原YJ14—YJ23卷接机组的电气控制部分相比，本系统具有极高的可靠性，可实现无级变速，调整到最佳工作状态，提高开机率和成品率，操作简化，安装维修方便，是该机组电气控制部分的更新换代产品。
文档编号A24C5/00GK2044411SQ872168
公开日1989年9月20日 申请日期1987年12月19日 优先权日1987年12月19日
发明者王新生 申请人:昆明市机器厂