滤嘴棒托盘包装输送系统的设计与实现

引言

在国内烟草行业,整个生产工艺过程的物流自动化应用已经非常广泛和深入,各烟草企业相继提高生产过程的物流自动化水平,减少人工环节,实行全面集成的管理模式。托盘包装输送系统成功实现了对滤嘴棒实盒进行立库缓存、托盘成组输出、托盘层码、自动套膜、生产合格自动贴标。滤嘴棒作为卷烟企业重要的辅料,有的烟草企业拥有自己的滤嘴棒车间,也有专业化的滤嘴生产和研发企业。在国内,大部分的滤嘴棒托盘包装系统为人工作业或半自动作业,人工利用叉车或液压车对滤嘴棒进行实盒搬运,人工层码,利用裹膜机进行裹膜,在整个过程中体力作业量大,自动化程度低,生产效率低下。

南通烟滤嘴有限责任公司与昆明船舶设备集团合作开展南通烟滤嘴公司的易地技改项目,成功实现了滤嘴棒实盒的立库缓存、即时成组输出、自动规格匹配层码、位姿调整、自动套膜、合格证打印贴标等功能,并且克服了设备多、接口复杂的项目难点问题。此设计有效保证了进料的准确性以及运行的稳定性,实现了滤嘴棒在线生产包装,各项指标达到了设计预期。

整个系统以西门子s7-400PLC为控制核心,采用分布式I/O站点,配电和控制柜分离,现场设置有操作员终端,整个托盘包装系统采用自动化物流,减少人工干预,提高企业质量控制和自动化生产水平,实现全过程的实时在线监控。上位机系统通过OPC与PLC进行数据操作,采用工业以太网进行通信,系统的可靠性好,运行效率高,降低了系统维护人员的工作量,实现了高效实时在线监控。

1系统概述

在滤嘴棒生产车间布置有多组成型机组进行滤嘴棒的生产,通过装盘输送系统以及轨道穿梭车系统将实盒滤嘴棒成组输出到立体库中,通过wMs信息数据库的自动匹配和计算,将同一车间班次、同一机台生产的实盒滤嘴棒出库,完成对实盒滤嘴棒的托盘包装。输送线包含多条输入和输出通道的立体仓库、升降输送设备、合流成组输送设备、层码装置、套膜设备、合格证贴标以及辅料的输送设备和其他输送设备。

2控制系统的实现

2.1系统接口

托盘包装输送系统需要满足生产车间托盘包装的所有生产任务。整个输送系统运行面临多种困难,包括成型设备种类多、控制模式复杂多样、辅助物料质量参差不齐等等,其中不乏一些复杂的单机设备,因而系统之间的信息交互就显得尤为重要。

控制系统与层码设备的通信采用基于以太网的FB14/FB15以及sFB14/sFB15功能模块进行通信。控制系统与其余设备采用硬件1/o联锁,其可靠性高、操作简单,有效地避免了因通信异常产生的运行故障。

2.2控制策略的实现

当智能轨道穿梭车按照上位系统下达的站台指令将生产机台生产的实盒滤嘴棒输送到指定站台时,小车对接卸货完成,上位系统下达入库命令将实盒滤嘴棒分类入库。当满足出库条件时,上位系统下达出库指令,控制系统进行匹配、合流成层、与辅料进行层码、套膜、贴标,完成生产任务。具体信息通信及动作流程如图1、图2所示。

在整个生产过程中,为了保证物料和信息的一一对应,防止出现混装、乱层、数量错误等情况,控制系统还需要对系统单一设备进行控制,但由于设备众多、流程复杂,为了保障信息通信正常和运行流畅,部分功能还必须由上位计算机系统进行控制,例如二次比对校验等,可实现信息追溯,找到错乱位置,方便进行人工修正。上位计算机系统可实时显示设备动态且能够下达任务指令,对于中间过程的人工误操作都可以进行任务查询、更改、删除、追溯等。整个系统的信息直观明了,操作性强,若出现故障、错误会有蜂鸣器报警,报警灯闪烁,现场人员可以及时处理校正,进一步提升了产品质量。

2.3设备人员交互

在过程日趋复杂、对机器人和设备的要求不断增加的环境中,获得最大的透明性对操作员来说至关重要,操作员终端提供操作员与过程设备(PLC）之间的接口。操作员通过查看操作屏上的动态更新显示信息,通过良好的图形用户界面来控制设备的运行过程,对于临界状态产生的报警记录进行检查,还可以对运行参数进行管理。在系统软件运行过程中,根据数据的实时变化,实现动态效果。这样便将现场的工况真实、合理地反映到计算机的监控画面中,直观、便捷,人机交互性好,运行可靠。

2.4设备运行

该控制系统具有良好的开放性,可以根据不同的权限要求对系统进行操作。系统经过长时间的调试运行,已在江苏中烟南通烟滤嘴公司使用,效果显著,能够满足企业控制和使用要求。

3结语

该系统有效地实现了对实盒滤嘴棒进行托盘包装的实盒暂存、自动成组、位姿调整、成层、码垛、套膜、合格贴标。利用现场放置的操作员终端可以快速通过简便的图形界面进行信息更改及运行状态查询等,实现了系统的高效运行。该系统的投入使用,适应了加强生产自动化管理的要求,减少了员工的劳动强度,提高了滤嘴棒托盘包装作业的自动化和标准化水平,有效地降低了生产成本,达到了预期的效果,为设备的安全、稳定和长期管理发挥了重要作用。