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：
.jpg)
|
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：
.jpg)
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
.jpg)
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：
.jpg)
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：
.jpg)
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：
.jpg)
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
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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。
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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。
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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
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圖10 密碼登入狀態
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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。
