纸自动纠偏装置.ppt

深圳烟草工业有限责任公司联合QC小组 前言ZJ112卷烟机是常德烟机公司生产的卷烟生产设备 由于初期设计问题 水松纸偏移后只能依靠人工手动调节 而依靠人工监控和调节存在不能实时监控 调节量无法精确判断 报废烟支无法剔除等弊端 为此 我们小组通过QC活动 应用QC思维 针对卷烟机ZJ112水松纸纠偏的问题进行攻关 一 小组概况 2012年初 根据机台操作人员反映 并结合质检站提供的2011年第四季度车间卷烟外观质量检测结果得知 近期ZJ112卷烟机的卷烟外观质量中 接装纸长短 问题严重 以下为2011年第四季度的外观质量检测结果图 二 选择课题 小组成员进一步统计了2011年10 12月以来所有ZJ112卷烟机的 接装纸长短 缺陷出现的次数 11 卷烟机情况最为严重 小组决定以11 机为试点解决此问题 表2 1ZJ112卷烟机组2011年第四季度 接装纸长短 缺陷统计表 制表人 古劲声制表时间 2012年1月 注 缺陷频次 抽检缺陷次数 抽检总次数 水松纸偏移 不合格产品 损害公司和消费者利益 接装纸长短缺陷 解决ZJ112卷烟机水松纸的偏移 课题方向 现状1 水松纸偏移的主要原因 1 源头 纸盘装载不到位 2 过程 机械振动 导纸辊松动 导纸辊粘胶等 3 过程 水松纸拼接纸不齐 4 终端 无实时纠偏装置 现状2 解决水松纸偏移的方法 开机 接驳 接装纸长短不一 手动旋转纠偏杆进行调节 正常生产 检查成品烟支 否 是 存在问题 1 不能实时监控水松纸状态 2 人工手动调偏 3 凭经验调偏 经调查发现 操作人员会不定期对烟支进行自查 一旦发现存在偏移较大的情况 为了彻底消除质量隐患 会把可能存在问题的烟支报废处理 2012年1月16日到20日 小组成员统计了11 卷烟机两台班由于水松纸偏移而报废的烟支数量 统计为期一周 统计结果见表2 2 表2 211 卷烟机组2012年1月16 20日 接装纸长短 报废烟支统计表 制表人 古劲声制表时间 2012年1月 现状3 水松纸长短导致烟支报废的情况 解决ZJ112卷烟机水松纸偏移问题的备选课题 备选课题的综合评估分析 由表2 1数据可知 17 卷烟机 接装纸长短 缺陷频次为9台同型机中最低 为0 106 因此 根据最佳水平我们设定课题目标值如下 研制一套ZJ112卷烟机水松纸自动纠偏装置 实现自动纠偏功能 使11 卷烟机 接装纸长短 缺陷频次降低至0 106 三 目标设定 0 106 11 卷烟机 接装纸长短 缺陷频次由0 253降低至0 106 降幅约58 四 提出各种方案并确定最佳方案 方案是装置成功研制的关键 为此 经小组成员充分讨论 确定以下思路进行方案选择 能够检测出微小偏移的检测技术 能够满足响应和处理速度的控制器 满足调节精度的步进电机和具体硬件选型 核心技术 研制ZJ112卷烟机水松纸自动纠偏装置 基于激光检测技术的自动纠偏装置 系统构成 可编程控制器 PLC 步进电机 PLC控制程序 监控程序 激光传感器 触摸屏 基于激光检测技术的自动纠偏装置 基于PLC控制的自动纠偏装置 研制ZJ112卷烟机水松纸自动纠偏装置 硬件 软件 4触摸屏 2PLC 3步进电机 系统硬件 激光传感器应最终实现高准确率的识别 但高准确率的识别受光斑直径 检测距离和机器运行速度的影响 为了找到最优组合值 我们进行了相关试验 1 光斑直径 2 检测距离 激光传感器的选择 3 机器运行速度 支 min 根据工艺要求 水松纸偏移极限为 0 5mm 而从技术角度出发 考虑到响应时间等因素 检测的精度应在0 1mm范围内 因此 光斑直径应小于0 1mm 100 m 小组成员查阅了基恩士公司的激光传感器资料 在常用的激光传感器中 光斑直径小于0 1mm的有三种型号可供选择 具体参数见下表 光斑直径的选择 制表人 张宗盛制表时间 2012年2月 由于设备上安装空间的限制 检测距离应控制在80mm以内 再根据备选的三种激光传感器的参数 我们选择了65mm 70mm 75mm三个距离进行测试 检测距离的选择 65mm 70mm 75mm 机器运转速度的快慢对检测的效果也有一定影响 为了不影响生产效率 我们选择了设备正常生产时的三种常用速度 即8500 8000和8800支 min 机器运行速度的选择 8500 8000 8800 正交试验 1 试验目的 通过正交试验优选检测单元的最佳组合 2 考察的指标 识别准确率 3 考察的因素 光斑直径 检测距离 机器速度3个因素 4 选位级 根据工艺 设备安装 生产等实际需求 形成因素位级表 5 设计试验方案 选用L9 34 正交表 共做9组试验 为了保证结果的准确性 每组进行二十次重复性试验 看一看 的好方案是第8号试验结果 其组合为A3B2C1 算一算 从位级之和 越大越好 可以看出 较优方案是A3B2C1 可见 看一看 的好方案与 算一算 的好方案一致 极差分析 主次关系为A B C 综合分析 可明显看出 检测单元的最佳组合为A3B2C1 如下表 因此 我们选择LV NH37型激光传感器 1激光传感器 系统硬件 4触摸屏 3步进电机 西门子PLCS7 200 CPU224 松下PLCFP XC14R 可编程控制器 PLC 方案1 方案2 控制器的方案选择 1激光传感器 2PLC 系统硬件 白山DM5654型 太平洋科技POWERMAXII 步进电机 方案1 方案2 步进电机的方案选择 1激光传感器 2PLC 3步进电机 系统硬件 威纶触摸屏 MT6070i 西门子触摸屏 6AV6648 0AC11 3AX0 触摸屏 方案1 方案2 触摸屏的方案选择 系统的软件由所选的硬件决定 可直接应用软件进行程序编写 1 选择西门子S7 200PLC 有相应的Step7 Micro WINPLC编程软件 2 选择西门子触摸屏 有相应的WinCCHMI编程软件 软件选择 可编程控制器 PLC 激光传感器 基于激光检测技术的自动纠偏装置 基于PLC控制的自动纠偏装置 研制ZJ112卷烟机水松纸自动纠偏装置 硬件 软件 西门子S7 200PLC CPU224 基恩士LV NH37激光传感器 监控程序 WinCC2008HMI编程 PLC控制程序 Step7 Micro WINPLC编程 最佳方案拓扑图 五 制定对策 六 对策实施 对策一 安装激光传感器 实施措施 1 根据正交试验中得到的最佳检测距离 设计传感器支架图纸 2 按照图纸加工支架 3 固定安装传感器支架 保证检测距离为70mm 设计图纸 加工成品 时间 2012年4月负责人 邹守俊 韩伟中 何振坤 传感器距离调节 传感器整体进出调节 实施安装 安装后效果 结果确认 对策1实施后 设计的支架实现了固定功能外 同时可以调节两传感器间距离 对策二 安装步进电机 实施措施 1 根据电机安装要求 改进步进电机固定支架 2 固定安装步进电机 时间 2012年4月负责人 雷炳焕 易向安 肖瑞云 电机结构图 实施安装 安装后效果图 水松纸位置调节旋杆 结果确认 对策2实施后 实现了步进电机自动或人为手动旋转水松纸位置调节旋杆 从而实现对水松纸偏移的纠正调节 对策三 安装电器设备 实施措施 1 设计电气接线图纸 2 固定安装电器设备并接线 3 通电检查设备状态是否正常 时间 2012年4月负责人 张宗盛 马振宇 古劲声 设计电气接线图 安装接线 通电检查设备状态 结果确认 对策3实施后 电气设备接线正确 通电后状态正常 完成目标 对策四 编写控制程序和监控程序 实施措施 1 用STEP7编程软件编写控制程序 2 用WinCC软件编写监控和操作程序 3 将程序下载到PLC和触摸屏 并进行调试 时间 2012年4月负责人 许东生 马振宇 古劲声 编写PLC程序 编写监控和操作程序 功能设计要求 纠偏功能 当水松纸偏移量超过规定范围 0 5mm 时 电机自动调整水松纸位置 直至偏移量达到正常允许范围 0 5mm 2 剔废功能 当水松纸连续偏移超过设定范围 1mm 时 系统产生剔除 在触摸屏上有报警灯指示当前是否有废烟剔除 同时屏幕会记录当前剔除烟支总数 程序调试后 PLC和触摸屏状态图 结果确认 对策4实施后 PLC运行正常 所有设备通讯正常 同时实现了剔除因水松纸偏移过大而产生的废烟的功能 完成目标 对策五 系统运行测试 实施措施 1 正常开机时 观察自动纠偏装置是否影响设备正常生产 2 模拟水松纸偏移情况 统计系统检测并实现自动纠偏次数 时间 2012年4 5月负责人 许东生 刘敬珣 甘尤 制表人 甘尤制表时间 2012年5月 模拟测试完成后 小组成员跟踪了5月7 31日 11 卷烟机 接装纸长短 缺陷抽检情况 抽检次数36次 发现缺陷次数为0 效果良好 结果如下图 结果确认 对策5实施后 正常情况下 自动纠偏装置不影响正常生产 模拟测试偏移检测 自动纠偏及剔除废烟成功率均达到了100 实际生产纠偏效果较好 完成目标 七 效果检查 纠偏装置在11 卷烟机安装完成后 小组成员对11 卷烟机6 8月份的卷烟外观质量进行了连续三个月的跟踪检查 统计结果如下 表7 111 卷烟机2012年6 8月卷烟外观质量缺陷统计表 制表人 柴继存制表时间 2012年9月 活动后 接装纸长短 缺陷抽检频次为0 圆满完成目标 0 106 2012年8月20日到24日 小组成员统计了11 卷烟机 接装纸长短 产生的报废烟支自动剔除情况 并对比2012年1月16日到20日的统计数据 结果如下 表8 111 卷烟机组2012年8月20 24日 接装纸长短 报废烟支统计表 制表人 古劲声制表时间 2012年8月 项目实施后 11 机台每班平均剔除烟支数由2533支降至351支 效果显著 推广实施 鉴于11 卷烟机水松纸自动纠偏装置的良好收效 应质检站 车间工艺员和车间挡车工的要求 小组成员于2012年9月对其他8台ZJ112型卷烟机进行了推广实施 推广效果 推广实施后 小组成员对所有ZJ112型卷烟机进行效果跟踪 统计了2012年第四季度 接装纸长短 缺陷抽检情况 并对比2011年第四季度抽检情况 结果如下 改造后缺陷频次0 038 2011年10 12月 质检站检测的ZJ112型卷烟机 接装纸长短 缺陷累计次数达226次 频次为0 164 推广效果 改造前缺陷频次0 164 推广效果 每台班 8小时 节省的烟支消耗数目 2533 351 2182支每个月按20个工作日计算 节省的烟支消耗数目 2182 2 20 87280支 8 7盒 1 75大箱以11 卷烟机为参考基数 计算第四季度9台ZJ112设备的烟支消耗总数 1 75大箱 3个月 9台设备 47大箱以每包烟的综合成本约2元计算 2012年第四季度推广试验期间共可节约材料成本 2元 500包 5盒 47大箱 23 5万元 八 效益分析 1 直接经济效益 装置研制成本 该装置的成本包括 购买KEYENCELV NH37激光传感器 西门子S7 200 CPU224 PLC 西门子SMARTLINE700触摸屏 PacificScientificPOWERMAXII步进电机 订做传感器固定支架 电气接线盒和电源模块等 总计约23000元 扣除设备开发成本 本次活动在2012年第四季度共节约成本 23 5万元 2 3万元 9套 2 8万元 经济效益 1 提高了卷烟产品质量 减少了因产品质量问题而造成的对消费者利益和公司利益的损害 2 降低了操作人员的劳动强度 减轻了劳动压力 3 提高了设备运行效率 社会效益 1 将设备的机械和电气图纸编制成 ZJ112卷烟机水松