QC成果湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂芙蓉王蓝

新型储丝柜新型储丝柜新型储丝柜新型储丝柜双车同步定位系统的研发双车同步定位系统的研发双车同步定位系统的研发双车同步定位系统的研发芙蓉王蓝嘴嘴芙蓉王蓝嘴嘴芙蓉王蓝嘴嘴芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组小组小组小组汤波汤波汤波汤波刘婷刘婷刘婷刘婷发发发发布布布布唐书波唐书波唐书波唐书波编写编写编写编写湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂湖南中烟工业有限责任公司常德卷烟厂2012012012010000年年年年12121212月月月月芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第1页前前前前言言言言常德卷烟厂最近投产的6000kg/h芙蓉王制丝线，是专门为适应芙蓉王多品种、多规格、小批量的特殊生产要求而量身打造的，所以很多方面都采用了国际先进技术，包括PROFINET工业以太网、企业制造执行系统（MES）、等级库物流管理调度系统（TIMMS）等。除了上述先进技术外，很多关键环节亦采用了新型设备，其中新型储丝柜就是其中之一（见下图）。与传统储丝柜相比，新型储丝柜柜体更加庞大，用料更加结实，长20米，宽5.5米，容量和可靠性比传统储丝柜显著提高，更加适应芙蓉王大生产的要求。特别是宽度方面，是传统储丝柜的两倍多，更加气势磅礴。图1：新型储丝柜拍摄：唐书波时间：2010年3月1日地点：储丝房芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第2页一、小组简介一、小组简介一、小组简介一、小组简介QC小组简介小组名称芙蓉王蓝嘴嘴QC小组课题名称新型储丝柜双车（铺料车与分配车）同步定位系统的研发课题类型创新型成立时间2001年6月课题注册2010年7月注册编号QC-LZZ-2010小组成员12人活动频率每月2—3次QC教育时间100小时以上出勤率100%活动起止时间2010年3月至2010年12月小组成员简介序号姓名性别岗位文化程度组内职务1熊善初男设备副主任大学组长2陈建军男主任工程师大学副组长3王先兵男电气技术员大学组员4易卫华男机械技术员大学组员5吴红主男电气维修工大学组员6高清平男电气维修工大学组员7唐书波男电气维修工大学组员8何勇男电气维修工大学组员9汤波男电气维修工大学组员10谭杰男系统维护工大学组员11单振华男电气维修工大学组员12刘婷女集控操作工大学组员表1：小组简介制表：易卫华时间：2010年3月1日地点：技术室芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第3页二、课题选择二、课题选择二、课题选择二、课题选择芙蓉王专线新型储丝柜采用全新技术，与传统储丝柜相比，新型储丝柜更加宽大，其铺料车设计独特，除了纵向往复运行之外，还需作横向步进运动，见下图：A、传统储丝柜B、新型储丝柜图2：储丝柜铺料车拍摄：唐书波时间：2010年3月2日地点：储丝房新型储丝柜在业内属于首次使用，在设计之初采用的是双车接近开关定位加延时步进方式，但在实际使用中，存在定位不准确，同步不可靠的问题（见下图）。经测量发现，当双车错位距离超过300mm以上时，分配车上的烟丝会抛出铺料车体，部分覆盖铺料车步进轨道，引起压饼、卡车，进而引起加香机停车，甚至可能造成黄斑烟等重大质量隐患。A、正常情况B、双车错位图3：双车位置制图：王先兵时间：2010年3月5日地点：技术室为了了解双车同步过程错位的具体情况，我们于2010年3月5日至芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第4页2010年3月8日期间，对双车同步过程的错位距离进行了统计分析，结果如下表所示：编号错位(mm)编号错位(mm)编号错位(mm)136611357211592177121562265835211326323168412514265241625148151572523762531625626456719817135271618327185542822992581916929233102682014430339最大658最小125平均263.30表2：双车错位距离统计制表：易卫华时间：2010年3月8日地点：技术室由上表数据可知，双车同步定位过程错位距离平均263.30mm，最小125mm，最大达到了658mm，当双车错位距离超过300mm以上时，分配车上的烟丝会抛出铺料车体。因此，车间领导要求芙蓉王蓝嘴嘴QC小组全力以赴，采取措施，降低双车同步定位过程的错位距离，提高双车同步的可靠性，解决上述难题。三、设定目标三、设定目标三、设定目标三、设定目标在上述分析中我们已经得知：当双车错位距离超过300mm以上时，分配车上的烟丝才会抛出铺料车体，部分覆盖铺料车步进轨道，引起压饼、卡车或加香机停车，所以我们决定研发一套双车同步定位系统，将双车同步定位过程的错位距离控制在300mm以内。因此我们就将双车错位距离小于300mm作为本次课题的活动目标。芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第5页≤300mm050100150200250300350目标值图4：目标值制图：吴红主时间：2010年3月12日地点：技术室四、目标可行性分析四、目标可行性分析四、目标可行性分析四、目标可行性分析1、本小组实力强大，自成立以来，多次完成车间重大研究攻关课题，经验十分丰富。大部分成员拥有数十年的制丝设备维修经验，对储丝柜的工艺和设备非常了解，并十分熟习PLC编程调试。2、双车同步实验为了验证双车在一定条件下是否能够精确同步，小组成员设计了一个实验。通过增加接近开关的数量实现相对精确定位，记录各种条件下双车的错位距离，结果如下表：增加接近开关数234双车错位距离�mm�379496387368386335424445422410375269388369395346277322335470353352348353496493377360333264最大496最大422最大386平均435.55平均381.09平均331.64表3：双车错位距离统计制表：高清平时间：2010年3月15日地点：技术室芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第6页从上表可以看出，随着定位接近开关数量的增加，双车错位距离逐渐减小，这足以说明，只要通过一定技术手段实现双车精确定位，是可以降低双车同步错位距离、实现双车精确同步的。五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案由于新型储丝柜在业内是首次使用，没有现成经验可以借鉴，所以小组成员运用头脑风暴，多次分析和验证，对双车同步定位系统的同步、定位方式进行多种方案的选择，整个系统可以分为两部分，见下图。双车（铺料车与分配车）同步定位系统双车定位系统双车同步系统图5：双车同步定位系统制图：何勇时间：2010年3月29日地点：技术室我们分别对两部分工作进行多方案的选择：（一）双车定位系统方案的选择双车定位系统由分配车定位装置和铺料车定位装置组成，见下图。双车定位系统分配车定位装置铺料车定位装置图6：双车定位系统制图：汤波时间：2010年4月2日地点：技术室芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第7页1111、分配车定位装置分配车定位装置接近开关激光测距拉线测距电机尾部加编码器测距图7：分配车定位制图：胡超时间：2010年4月5日地点：技术室1.11.11.11.1选择“接近开关”的验证分析验证分析特点结论1、将接近开关按照一定密度，等距安装在分配车的轨道上，并按照其位置顺序编号，将其检测值通过数字量输入模块送入PLC2、将上述数字量与每个接近开关的具体位置值相匹配，获得小车的实际位置3、启动分配车，运行至任意位置，观察接近开关定位的反应时间，验证接近开关定位的测量精度。4、反复试验，观察接近开关定位的可靠性1、采用电感式测量，适合对物体进行非接触式的高精度位置测量场合2、感应距离0.2-10mm3、小车感应块长约400mm，故接近开关的安装密度必须≧400mm，否则发生误动作4、获得的位置信号为开关量，距离为离散值，不具连续性，且当小车运行至某个接近开关附近时，其400mm长的感应块均感应到某个接近开关，因此距离判断误差≧±200mm小结：定位不精确不采用责任人：胡超验证地点：技术室时间：2010年4月5日表4：激光测距制表：胡超时间：2010年4月5日地点：技术室1.21.21.21.2选择“激光测距”的验证分析芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第8页验证分析特点结论1、将激光测距装置安装在分配车轨道一端，将反射板安装在分配车上反射激光，并将测量信号传给PLC2、启动分配车，运行至任意位置，观察激光测距装置的反应时间，验证激光测距装置的测量精度3、反复试验，观察激光测距装置的可靠性1、有效测量范围0.2-100m2、重复精度：快速模式≦±10mm，慢速模式≦±5mm，精度较高3、内置红外激光校准功能4、抗环境光干扰能力强小结：定位准确可靠采用责任人：胡超验证地点：技术室时间：2010年4月5日表4：激光测距制表：胡超时间：2010年4月5日地点：技术室1.31.31.31.3选择“拉线测距”的验证分析验证分析特点结论1、将拉线测距装置安装在分配车轨道一端，将拉线盒的引出端固定在分配车上，并将测量信号传给PLC2、启动分配车，运行至任意位置，观察拉线测距装置的反应时间，验证拉线测距装置的测量精度3、反复试验，观察拉线测距装置的可靠性1、测量范围0-15m2、重复精度：0.05mm，精度很高3、采用绝对值多圈编码器，编码器最大圈数4096（12bits），单圈最大分辨率8192（13bits）4、具有高速通讯和良好的抗干扰能力5、分配车运行距离最大达30m，跨度较大，拉线钢丝中部因重力作用会发生明显下垂，影响测量精度小结：定位准确，但不适合长距使用不采用责任人：单振华验证地点：技术室时间：2010年4月6日表5：拉线测距制表：单振华时间：2010年4月6日地点：技术室1.41.41.41.4选择“电机尾部加编码器测距”的验证分析验证分析特点结论1、将光电编码器安装在分配车电机的尾部，编码器和电机轴通过专用尼龙连接器连接，并将测量信号传给PLC2、启动分配车，运行至任意位置，观察激光测距装置的反应时间，验证激光测距装置的测量精度3、反复试验，观察激光测距装置的可靠性1、采用光电编码器，最大圈数4096（12bits），单圈最大分辨率8192（13bits），精度很高2、精确计算电机轴向的旋转圈数，乘以速比、轮径等系数即能计算出小车的移动距离3、如果车轮、传动和连接件发生打滑等故障，则测量值失真小结：定位不准确不采用责任人：单振华验证地点：技术室时间：2010年4月6日表4：激光测距制表：单振华时间：2010年4月6日地点：技术室2222、铺料车定位装置芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第9页铺料车定位装置装置类型安装方式接近开关激光测距一处安装两处安装拉线测距电机尾部加编码器测距图8：铺料车定位制图：单振华时间：2010年4月7日地点：技术室2.12.12.12.1装置类型选择的验证分析装置验证分析特点结论芙蓉王蓝嘴嘴QCQCQCQC小组活动成果报告书第10页种类接近开关1、将接近开关按照一定密度，等距安装在铺料车的步进轨道上，并按照其位置顺序编号，将其检测值通过数字量输入模块送入PLC2、将上述数字量与每个接近开关的具体位置值相匹配，获得小车的实际位置3、启动铺料车，运行至任意位置，观察接近开关定位的反应时间，验证接近开关定位的测量精度。4、反复试验，观察接近开关定位的可靠性1、采用电感式测量，适合对物体进行非接触式的高精度位置测量场合2、感应距离0.2-10mm3、小车感应块长约400mm，故接近开关的安装密度必须≧400mm，否则发生误动作4、获得的位置信号为开关量，距离为离散值，不具连续性，且当小车运行至某个接近开关附近时，其400mm长的感应块均感应到某个接近开关，因此距离判断误差≧±200mm小结：定位不准确不采用激光测距1、将激光测距装置安装在铺料车轨道一端，将反射板安装在铺料车上反射激光，并将测量信号传给PLC2、启