COMAS翻箱喂料系统空箱高空掉落的风险与预防

摘要：意大利comas公司开发的翻箱喂料系统，可以满足灵活地卷烟批次生产的要求，动作控制精确，安全可靠性高。但是，我们在生产使用的过程中，发现了这套系统在空箱回收时的动作控制缺陷，可能会引发安全事故。本文大致介绍了这套系统的空箱回收动作过程，对原有控制缺陷进行剖析，并制定实施了解决方案，取得了良好的效果。

关键词：翻箱喂料；COMAS公司；高空坠落；西门子PLC。

【分类号】：D923

COMAS翻箱喂料系统是我厂在2010年，金桥卷烟生产线异地技改时，投入使用的全新烟丝喂料设备。它改变了以往的烟丝储柜供给方式，使用木箱作为存储烟丝的容器，生产时将木箱中的烟丝翻倒进喂料机。这种烟丝供给模式比较灵活，有利于进行精确地进行生产批次控制。

1、现状分析

整个翻箱喂料系统由13个烟箱站台、2台抱臂、13台喂丝柜、1台空箱输送小车等部分组成，每个部分都由独立的西门子S7-300 PLC控制，并互相通信。装满烟丝的烟箱由AGV小车放在烟箱站台，在抱臂的举起和翻倒下，烟丝被倒入喂丝柜，空烟箱则被抱臂输送至空箱输送小车。该设备在我厂投入运行后，发生了1次空箱在输送的过程中坠落的事故。经查，这是由于空箱输送的动作中，原厂程序并未设置可靠的监测机制。

图1 空箱输送示意图

抱臂将空烟箱提升至空箱输送小车对应高度后，小车货叉伸出，抱臂将空箱放在货叉上，而后货叉收回，空箱被收至输送小车。但是，若烟箱出现变形或有异物卡住空箱，会使小车货叉收回时，空箱在货叉上发生滑动摩擦，没有收回至小车内，这样就发生了空箱坠落。

2、改进方案设计

在空箱传递的过程中，货叉的伸出是由一个电机驱动，并有相应的轴编码器安装在电机输出轴上，以精确测定货叉伸出的距离。原机有3个检测烟箱的探头可以利用，如图1所示。按照正常的空箱传递过程，先是探头A的检测信号消失，此时货叉位于X位置，然后探头B发出检测信号，此时货叉位于Y位置，最后探头B和探头C均发出检测信号，此时货叉位于0位置。根据这些探头信号的状态配合货叉伸出的距离，可以判断出空箱是否位于货叉上的合理位置，空箱是否在货叉上发生滑动，从而达到防止其坠落的目的。

图2 改进程序流程图

3、方案实施

（1）位置参数设定

首先我们要来寻找合适的X位置和Y位置。在空箱输送小车的PLC里编写程序，记录下探头A探不到时和探头B探到时轴编码器输出的货叉位置值。经过数次试验，得知X位置在1485mm～1495mm之间，Y位置1265mm～1275mm之间，预留15mm的波动距离，将X位置定在1470mm，Y位置定在1250mm。

（2）设备状态共享

探头A被安装在抱臂上，信号输入至抱臂的PLC，探头B和探头C安装在空箱输送小车上，信号输入至小车的PLC，要在小车的PLC内编写空箱传递监控程序，就需要将抱臂PLC内的探头A信号传送至小车PLC供其采用。整个翻箱喂料系统各PLC采用Profinet无线网络通信，我们在通信接口中加入了探头A的数据信息。

（3）空箱传递监控程序编写

我们以货叉伸出距离和三个探头的状态为依据，结合抱臂与空箱输送小车的工作状态，进行PLC程序编写，更改原机的手持人机交互系统（HMI）。当程序检测到空箱输送异常时，触发立即停机程序，并在人机交互系统显示报警信息。为防止轴编码器位置信息突然异常时，此报警信息被误触发，将其有效信号延时0.1s后输出。

图3 改进的监测程序（部分）

4、改进效果

程序改进后，我们用一个系了绳子的硬纸片挡在探头A上进行测试，在空箱传递时，探头A一直有输出，当货叉收回到X位置时，报警被触发并停机。我们用绳子把硬纸片移走，即可重新启动机器。用类似的方法也验证了Y位置的检测，以及货叉回到中心位置后探头B和探头C的检测，均达到预期效果。在改进后的日常生产中，目前已正常运行5个月，有1次因烟箱老化变形导致X位置检测报警被触发，设备立即停机，现场维修工处理并确认安全后重新启动运行。

参考文献：

【1】 崔坚 《西门子工业网络通信指南》 机械工业出版社 2005-1-1；

【2】廖常初 《S7-300/400PLC应用技术》第三版 机械工业出版社 2011-12-01

【3】意大利COMAS公司 《COMAS翻箱喂料系统操作手册》2010-10-14

作者简介：张鑫，男，1987年出生，汉族，助理工程师，本科学历，联系电话：13616035917