一、項目的提出
(一) KDF2成型機組存在的問題
KDF2成型機組,額定生產能力為3300支/分,其甘油噴涂均采用毛刷旋轉進行甩涂。當機器處于啟動加速過程時,毛刷旋轉轉速也隨之由慢到快。當機器速度低于1000支/分時,毛刷的轉速低于100轉/分鐘,此時甩涂的甘油有些不容易作用到纖維絲束表面,生產的濾棒硬度不夠;當機器速度大于1000支/分小于2000支/分時,毛刷的轉速高于100轉/分鐘小于200轉/分鐘,此時甩涂的甘油以較大液滴作用于纖維絲束表面,生產的濾棒硬度超標;只有當機器速度大于2000支/分時,毛刷轉速高于200轉/分鐘,此時甩涂的甘油才以極細液滴作用于纖維絲束表面,生產的濾棒硬度才會適宜。
目前,為克服這種低速時毛刷旋轉甩涂甘油不均勻,導致濾棒硬度缺陷的實際情況,擋車工普遍采用的作法是:①延長打跑條的時間,增加6—7m打跑條量;②起動時除了機器自動剔除外,還進行手動剔除,手動剔除機器速度低于2000支/分時的產品,F場抽查、統計了KDF2,5次啟動過程的打跑條量和剔除量(見表1)。
KDF2起動過程跑條量和手動剔除量統計
機臺號 |
序號 |
打跑條量 (g) |
剔除量 (g) |
合計 (g) |
KDF2
|
1 |
36 |
1350 |
1386 |
2 |
38 |
1260 |
1298 |
|
3 |
37 |
1330 |
1367 |
|
4 |
41 |
1190 |
1231 |
|
5 |
39 |
1210 |
1249 |
|
平均 |
38.2 |
1268 |
1306.2 |
(二)毛刷甩涂甘油導致濾棒硬度缺陷情況的調查分析
連續5天,每天分3個速度檔次,抽查了KDF2成型機組毛刷甩涂甘油,導致濾棒硬度的缺陷情況。 (約定起動時,擋車工不增加打跑條量也不進行手動剔除。)
1、低速,調整機器的速度介于0-1000支/分,即毛刷的轉速低于100轉/分鐘時,抽取100支濾棒,測試其硬度指標(見表2),規格要求為88±3.4%。
機器低速硬度指標抽查100支濾棒實測數據表
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
85.5 |
86.0 |
84.5 |
85.7 |
86.3 |
85.4 |
86.4 |
86.5 |
85.8 |
86.8 |
85.9 |
86.8 |
85.7 |
85.4 |
85.9 |
84.3 |
86.6 |
86.4 |
86.3 |
85.8 |
||
2 |
|
85.7 |
85.9 |
86.8 |
87.0 |
86.4 |
85.7 |
85.0 |
86.0 |
85.5 |
86.4 |
85.9 |
85.4 |
86.4 |
85.3 |
85.7 |
84.3 |
84.9 |
86.5 |
85.2 |
86.1 |
||
3 |
|
85.2 |
86.5 |
85.7 |
85.2 |
85.3 |
86.1 |
84.7 |
86.2 |
84.5 |
85.9 |
84.6 |
86.0 |
86.1 |
85.3 |
85.7 |
85.8 |
85.4 |
86.4 |
85.1 |
84.2 |
||
4 |
|
86.3 |
85.3 |
86.5 |
85.3 |
84.3 |
85.9 |
84.7 |
86.0 |
84.9 |
85.3 |
85.6 |
85.8 |
85.3 |
85.7 |
86.7 |
85.4 |
84.7 |
85.9 |
84.4 |
85.5 |
||
5 |
|
85.2 |
85.7 |
85.9 |
85.8 |
85.7 |
84.5 |
85.3 |
85.5 |
86.3 |
86.0 |
86.0 |
85.6 |
86.1 |
85.3 |
85.7 |
85.8 |
86.4 |
84.1 |
85.5 |
86.1 |
根據以上數據計算:
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
91.0 |
90.7 |
89.5 |
90.7 |
91.7 |
90.1 |
91.2 |
90.0 |
89.7 |
90.7 |
89.7 |
89.2 |
90.3 |
91.5 |
90.1 |
89.7 |
89.4 |
89.6 |
90.0 |
90.2 |
||
2 |
|
90.5 |
90.4 |
89.8 |
90.7 |
90.3 |
90.2 |
89.6 |
91.6 |
90.0 |
89.9 |
90.8 |
90.5 |
89.6 |
90.7 |
90.3 |
91.8 |
91.1 |
89.5 |
90.1 |
89.9 |
||
3 |
|
91.6 |
89.5 |
90.3 |
90.8 |
90.7 |
89.9 |
91.2 |
89.8 |
90.8 |
90.1 |
90.9 |
90.0 |
89.9 |
90.7 |
90.3 |
90.2 |
90.6 |
89.6 |
91.3 |
91.9 |
||
4 |
|
90.2 |
90.0 |
90.4 |
90.3 |
91.5 |
90.6 |
89.6 |
89.5 |
90.5 |
89.2 |
91.8 |
90.2 |
90.7 |
90.3 |
89.3 |
90.6 |
91.1 |
90.1 |
90.4 |
90.5 |
||
5 |
|
89.7 |
90.3 |
90.1 |
90.2 |
90.3 |
91.5 |
90.7 |
90.5 |
90.8 |
90.0 |
90.5 |
90.1 |
89.2 |
89.0 |
89.6 |
90.3 |
91.0 |
90.0 |
90.3 |
89.6 |
根據以上數據計算:
3、高速,調整機器的速度介于2000-3300支/分,即毛刷的轉速大于200轉/分鐘時,抽取100支濾棒,測試其硬度指標(見表4),規格要求為88±3.4%。
機器高速硬度指標抽查100支濾棒實測數據表
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
88.8 |
88.0 |
89.0 |
88.5 |
88.0 |
87.8 |
88.0 |
87.7 |
88.3 |
87.4 |
88.0 |
87.7 |
89.7 |
88.0 |
87.6 |
88.8 |
87.3 |
88.6 |
87.1 |
88.7 |
||
2 |
|
87.5 |
89.0 |
87.9 |
87.6 |
88.3 |
88.2 |
87.4 |
87.3 |
88.6 |
89.1 |
86.8 |
89.0 |
89.5 |
88.4 |
89.1 |
87.6 |
89.4 |
88.3 |
87.0 |
88.5 |
||
3 |
|
86.6 |
87.9 |
88.1 |
89.1 |
87.8 |
89.3 |
88.5 |
87.3 |
89.5 |
89.0 |
88.9 |
86.9 |
89.1 |
88.0 |
89.2 |
87.4 |
87.9 |
88.2 |
89.3 |
87.6 |
||
4 |
|
89.2 |
87.7 |
86.8 |
88.8 |
88.1 |
86.9 |
88.1 |
87.4 |
86.8 |
87.9 |
87.8 |
88.6 |
88.3 |
89.0 |
89.1 |
88.0 |
89.0 |
88.5 |
87.5 |
89.4 |
||
5 |
|
89.1 |
87.3 |
88.8 |
88.6 |
86.6 |
87.7 |
88.2 |
88.0 |
88.1 |
89.1 |
88.3 |
89.3 |
87.3 |
88.5 |
88.3 |
87.6 |
88.8 |
87.3 |
89.1 |
88.0 |
表4
根據以上數據計算
由以上抽檢數據,統計結果得知,KDF2—8#成型機組毛刷甩涂甘 油,硬度指標過程能力指數CPK在低、中速時僅為0.5左右,嚴重不足,產生了大約9%的不合格品;在高速時,硬度指標過程能力指數CPK達到了1.40,較為充分。
二、設定項目目標
研制出一種新型甘油霧化系統,使成型機組在3個不同速度檔次,即0—1000支/分、1000—2000支/分、2000—3300支/分時,濾棒硬度指標過程能力指數均達到1.40以上。
三、效果驗證
全部實施完畢與校準以后,KDF2甘油噴霧系統投入試運行。同樣連續5天,每天分3個速度檔次,分別抽查了KDF2—8#成型機組濾棒硬度的質量情況,要求擋車工起動時不延長打跑條時間,也不進行手動剔除。
1、調整機器的速度0-1000支/分,抽取100支濾棒,測試其硬度指標(見表5)。
機器低速硬度指標檢查100支濾棒實測數據表
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
88.0 |
86.9 |
88.3 |
87.4 |
87.7 |
87.5 |
88.5 |
88.7 |
87.0 |
87.7 |
88.9 |
87.9 |
89.2 |
88.5 |
87.8 |
88.1 |
89.1 |
87.3 |
89.5 |
87.6 |
||
2 |
|
88.5 |
88.1 |
88.6 |
88.1 |
86.8 |
89.1 |
88.0 |
88.2 |
87.0 |
88.9 |
88.6 |
88.0 |
88.2 |
88.0 |
88.0 |
87.0 |
87.3 |
87.7 |
88.3 |
88.8 |
||
3 |
|
88.4 |
88.6 |
88.0 |
89.0 |
89.1 |
88.3 |
89.0 |
88.5 |
87.5 |
87.8 |
86.9 |
88.7 |
88.3 |
87.8 |
89.4 |
87.2 |
87.4 |
88.0 |
87.9 |
86.9 |
||
4 |
|
88.0 |
89.3 |
87.6 |
88.8 |
88.3 |
87.3 |
88.5 |
87.3 |
89.1 |
88.3 |
88.7 |
87.7 |
88.8 |
87.3 |
87.6 |
89.7 |
88.0 |
88.6 |
87.1 |
88.0 |
||
5 |
|
86.9 |
87.0 |
87.8 |
88.6 |
87.7 |
88.1 |
88.4 |
88.7 |
87.4 |
88.5 |
88.5 |
89.0 |
87.6 |
89.4 |
89.1 |
88.5 |
88.4 |
88.3 |
87.4 |
86.8 |
表5
根據以上數據計算:
2、調整機器的速度1000-2000支/分,抽取100支濾棒,測試其硬度指標(見表6)。
機器中速硬度指標檢查100支濾棒實測數據表
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
87.3 |
87.6 |
89.7 |
88.0 |
87.7 |
88.8 |
88.6 |
87.1 |
88.0 |
88.7 |
88.5 |
87.8 |
88.1 |
89.1 |
87.9 |
89.2 |
87.3 |
89.5 |
87.6 |
88.9 |
||
2 |
|
88.1 |
86.8 |
89.1 |
88.0 |
88.1 |
88.6 |
88.2 |
87.0 |
88.9 |
88.5 |
88.0 |
88.0 |
87.0 |
87.3 |
88.0 |
88.2 |
87.7 |
88.3 |
88.8 |
88.6 |
||
3 |
|
89.0 |
89.1 |
88.3 |
89.0 |
88.6 |
88.0 |
88.5 |
87.5 |
87.8 |
88.4 |
87.8 |
89.4 |
87.2 |
87.4 |
88.7 |
88.3 |
88.0 |
87.9 |
86.9 |
86.9 |
||
4 |
|
88.3 |
88.3 |
87.3 |
88.5 |
88.8 |
87.6 |
87.3 |
89.1 |
88.3 |
88.0 |
87.4 |
87.7 |
87.5 |
88.5 |
86.9 |
88.3 |
88.7 |
87.0 |
87.7 |
88.0 |
||
5 |
|
88.6 |
87.7 |
88.1 |
88.4 |
87.0 |
87.8 |
88.7 |
87.4 |
88.5 |
86.9 |
89.4 |
89.1 |
88.5 |
88.4 |
89.0 |
87.6 |
88.3 |
87.4 |
86.8 |
88.5 |
根據以上數據計算:
3、調整機器的速度2000-3300支/分,抽取100支濾棒,測試其硬度指標(見表7)。
機器高速硬度指標檢查100支濾棒實測數據表
樣本號 |
抽檢時間 |
硬度指標實測值(%) |
|||||||||
1 |
|
88.3 |
88.0 |
87.9 |
86.9 |
86.9 |
87.8 |
89.4 |
87.2 |
87.4 |
88.7 |
87.6 |
87.3 |
89.1 |
88.3 |
88.0 |
88.3 |
88.3 |
87.3 |
88.5 |
88.8 |
||
2 |
|
88.3 |
88.7 |
87.0 |
87.7 |
88.0 |
87.4 |
87.7 |
87.5 |
88.5 |
86.9 |
87.8 |
88.7 |
87.4 |
88.5 |
86.9 |
88.6 |
87.7 |
88.1 |
88.4 |
87.0 |
||
3 |
|
87.6 |
88.3 |
87.4 |
86.8 |
88.5 |
89.4 |
89.1 |
88.5 |
88.4 |
89.0 |
88.8 |
88.6 |
87.1 |
88.0 |
88.7 |
87.3 |
87.6 |
89.7 |
88.0 |
87.7 |
||
4 |
|
89.2 |
87.3 |
89.5 |
87.6 |
88.9 |
88.5 |
87.8 |
88.1 |
89.1 |
87.9 |
88.6 |
88.2 |
87.0 |
88.9 |
88.5 |
88.1 |
86.8 |
89.1 |
88.0 |
88.1 |
||
5 |
|
88.2 |
87.7 |
88.3 |
88.8 |
88.6 |
88.0 |
88.0 |
87.0 |
87.3 |
88.0 |
88.6 |
88.4 |
87.6 |
87.8 |
88.4 |
88.7 |
88.1 |
88.6 |
88.4 |
88.6 |
根據以上數據計算:
由以上檢查數據,統計結果得知:KDF2使用了新型甘油噴霧系 統,其硬度指標過程能力指數CPK在3個不同速度檔次,即0—1000支/分、1000-2000支/分、2000-3300支/分時,分別達到了1.55、1.57、1.59,達到并超過了1.40的預期目標。
新型甘油噴霧系統投入運行以后,擋車工不需要延長打跑條時間,也不必進行手動剔除機器速度低于2000支/分時的產品,F場統計了KDF25次啟動過程的打跑條量和剔除量(見表8)。
KDF2-8#起動過程跑條量和手動剔除量統計
機臺號 |
序號 |
打跑條量 (g) |
剔除量 (g) |
合計 (g) |
KDF2
|
1 |
5.6 |
38 |
43.6 |
2 |
6.5 |
41 |
47.5 |
|
3 |
5.8 |
37 |
42.8 |
|
4 |
6.6 |
40 |
46.6 |
|
5 |
6.2 |
39 |
45.2 |
|
平 均 |
6.14 |
39 |
45.14 |
四、甘油自動噴霧系統簡介
1. 系統構成
甘油自動噴霧系統主要由PLC、觸摸屏、伺服電機定位模塊、AD采樣模塊、增壓泵、噴嘴預加熱器、噴嘴、集油器、甘油箱、活門等構成。
觸摸屏作為人機界面接口,完成相關數據、信息、狀態、功能顯示、參數設置,與PLC通信,進行數據交換和相關控制。
PLC作為控制系統的核心,完成模擬量輸入、開關量輸入狀態檢測、開關量輸出控制以及整個系統的過程控制。
2 、顯示界面
在用戶界面上,增加了系統的初始化自檢友好界面,讓用戶知曉系統的各環節是否正常。在主界面上,每次操作需要等待時,都會彈出相關提示窗口,讓用戶了解系統的工作狀態,而不是以為系統出現問題。在界面上盡可能的簡潔方便,使用戶操作極易上手,維護極易簡便。
。1)歡迎界面
上電后,觸摸屏和PLC以及伺服系統同時開始初始化,由于PLC和伺服系統初始化時間短,故PLC在完成內部初始化后,檢測觸摸屏是否初始化完成,以確保和觸摸屏同步。觸摸屏完成內部初始化后,進入圖1所示的歡迎界面面。
圖1 歡迎界面
歡迎界面顯示時間設定為4s,計時時間到,自動切換到如圖2所示的PLC系統自檢界面。同時,觸摸屏向PLC寫同步檢測信號(通知PLC觸摸屏初始化已完成)。
。2)PLC系統自檢界面
圖10 密碼登入狀態
圖11 流量比測定界面
(7)故障報警記錄界面
(8)一般報警界面
(9)故障報警查詢界面
3. 甘油箱自動加熱系統
在甘油箱中引入自動加熱系統,以保證甘油的在合適的溫度范圍內,確保甘油的流動性,特別適合全天候作業。甘油液態溫度為15℃左右,當環境溫度低于此溫度時,不采用加熱系統,會引起泵油系統堵塞或甘油溫度不均勻,從而影響噴涂效果,合格率低。
本系統可通過參數修改可設定甘油箱內溫度的上下限,使用方便靈活,可滿足不同的設定要求。加熱系統會根據設定范圍自動啟動或者停止,滿足工業自動化的要求。
4. 智能型故障診斷定位系統
作為另一亮點特色的智能故障診斷定位系統,一方面為設備的可靠保護提供了強有力的保障,另一方面,又為設備維修提供了檢修故障點,維護相當方便。
檢修人員或用戶可直接根據故障的提示類型可進行相關的維護操作,從而節省時間,提高了工作效率與維修人力成本。而傳統該類設備在出現故障時,往往無從著手,需從頭逐一查詢故障,耗時費力。
故障類型包括8大類:
。1)伺服系統故障
。2)集油箱加熱器故障:此故障類分溫度過低或溫度過高兩種故障情況。
。3)噴油系統故障:分增壓泵或和同步電磁閥故障、噴嘴堵賽故障。
。4)壓力傳感器故障
。5)溫度傳感器故障
。6)液位超下限故障:通過檢測浮子開關輸出,來識別液位超限故障。若超下極限開關閉合,液位超下極限故障報警。
。7)主機故障:若檢測到主機故障信號有效時,報主機故障并停機處理。
。8)液位超限報警:分為液位超下限或液位超上限兩種報警。
第(1)~(7)類故障發生時,立即停機(噴涂系統和主機),進行聲光報警,記錄故障類型和發生時間,在觸摸屏上當前界面彈出報警界面,顯示故障類型和發生時間。
第(8)類報警發生時,不立即停機,但進行聲光報警、記錄故障類型和發生時間,在觸摸屏上當前界面彈出報警界面,顯示故障類型和發生時間。故障消除時自動撤銷。
5. 過程控制的優化功能,盡可能減少原材料的浪費
針對以往設備在啟動過程中,存在原材料浪費嚴重的問題,對甘油噴涂的過程控制進行了優化。主要體現在:
。1)在上電后,噴涂系統開始自我檢測診斷,包括溫度是否正常、伺服系統是否正常、通訊是否正常、液位是否正常等。只有當這些條件都準備好的情況下,才允許主機啟動,否則,不允許主機啟動。這樣優化一方面可減少因噴涂系統未準備好(主要是指噴涂有故障,主機仍在運行)而造成的絲束浪費,另一方面,在同等條件下,也節省了在主機啟動后,開始檢測加熱、伺服等環節的時間,從而最大限度上減少成本。
。2)控制精度更高,活門開度控制精度可達0.1mm。
。3)采用非線性的控制方法,主機速度分段區間更多。以往設備主要速度集中在3個檔位,在某一檔位時,噴涂量基本維持不變。在本系統中,主機速度分段更多,在每個區間噴涂量隨主機呈線性變化,從而保證絲束上甘油量的均衡。
6. 強大的維護操作功能,延長設備使用壽命
本系統提供了強大的維護操作功能,為用戶維護保養以及測試提供了極大的方便。在此工況下,可進行手動開活門。點動泵油系統測試以及測試甘油量與主機速度的關系數據。
。1)油泵系統測試:該模塊測試油壓數據、泵油電機的運行以及同步電磁閥開啟情況。點動打開同步閥和增壓泵;再通過調節增壓泵上的調壓器進行壓力調節,以適合壓力要求。
。2)點動打開活門:方面清理檢修維護(噴腔維護:噴嘴更換、噴腔清洗、更換噴腔內的照明燈等)。
。3)甘油比在線測試功能:在線測試甘油量與主機速度的關系數據。
5. 系統甘油比在線測試功能,可適用各類甘油噴涂要求
此工況用于系統的整體調試,檢測伺服系統的運行特性,檢驗并校準機械設計,通過測量過濾嘴的含油量,確定合適的泵油壓力、噴油量和活門開度規律(絲束速度與活門開度的非線性關系)以及回零位參數與使用方法,從而實現噴涂系統的可靠、穩定、精確運行。
該功能最大的優勢在于更換不同類型甘油后,可在線直接測出甘油量與主機速度的關系,并將數據信息直接記錄,操作相當方便,只需達標后,按確認鍵即可。這是同類產品所不具備的優點。真正實現了數據信息獲取的自動化過程,無需更改程序,也無需手工對開度進行調節,測試成功后,機器直接可運行,無需再重新設置參數,真正的無人值守。
6. 自動/手動加油一體化系統
該系統通過檢測浮子開關的狀態,可完成手動加油的提醒操作,當油量已滿或者油量不足時,觸摸屏上會彈出友好報警信息,提示用戶加油或停止加油。油量正常,報警界面自動消除。
若采用自動加油時,可提供開關量接口,方便自動加油!
7. 密碼鎖防止誤操作,提供安全保障
通過設置2級密碼,可有效防止在正常運行過程中的誤操作。
即使在正常運行過程中,進行了誤操作,程序上也對各種情況進行了相關處理,確保系統不會出現紊亂,自動恢復到正常操作過程,節省時間。