KDF2成型机滤条检测装置(终稿).ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,KDF2,成型机新型滤条检测装置的研制,创新型,亮剑,QC,小组,2015,年,4,月,前言,在滤棒的生产过程中，有很大一部分辅料浪费是由于跑条造成的。对于,KDF2,成型机，现有的滤条检测手段存在缺陷，会造成大量的丝束浪费；另外，当丝束缠辊时，若因检测失效不能及时停机，将导致开松辊“抱死”，对伺服系统造成极大损伤。为了保障设备安全、降低辅料消耗和减少劳动强度，小组开展创新型课题,QC,活动，研制更加有效的,KDF2,成型机滤条检测装置。,小组成员名单,姓名,学历,职务,组内分工,余翔,本科,车间主任,组长,代龙鑫,本科,车间副主任,活动总体协调,徐克敏,本科,车间设备员,负责质量诊断,张学稳,大专,生产二班班长,技术咨询,陈忠祥,大专,生产三班电工,技术咨询,卯世芳,大专,生产一班机修工,技术咨询,曹德敏,大专,生产二班机修工,调试安装,徐国现,本科,成型机操作工,程序编写、调试安装,吕佳,本科,成型机操作工,资料编写、成果发布,赵安,本科,成型机操作工,制作图表、成果发布,本次课题基本情况,QC,小组名称,成型车间,QC,小组,活动起止日期,2014.3-2014.12,部门,会泽卷烟厂成型车间,课题类型,创新型,注册日期,2014.3,注册编号,HH4QC-14-03-09,活动课题,KDF2,成型机新型滤条检测装置的研制,活动次数,17,次,参加率,100%,一、小组概况,（一）,问题的提出,二、选择课题,1,、在日常生产操作中，我们发现,KDF2,成型机在运行过程中发生跑条时，会出现机器仍在高速运转的情况，造成了大量的辅料浪费。,2,、当发生丝束缠辊时，也会有机器仍能高速运行的情况，致使大量丝束紧紧缠在开松辊周围，出现开松辊“抱死”现象。对伺服系统造成极大损伤，并且操作人员清理缠紧的丝束十分困难，增加了劳动强度。,（二）问题分析,1,、当发生跑条和丝束缠辊时，机器为什么仍在高速运行呢？,现有的滤条检测手段缺陷分析：,2,、小组统计了,2014,年,4-6,月份，发生跑条和丝束缠辊时检测失效的次数，统计情况计如下所示表：,结论：原有的检测装置容易失效，不能满足生产需要。,日期,机台号,浪费原因,浪费丝束（,Kg,）,浪费成型纸（米）,5,月,5,日,1,号机,跑条,1.24,20.67,5,月,5,日,4,号机,跑条,0.84,14.00,5,月,5,日,2,号机,丝束缠辊,0.78,13.00,5,月,6,日,2,号机,跑条,2.53,42.19,5,月,6,日,3,号机,跑条,1.69,28.17,5,月,7,日,1,号机,跑条,2.46,41.01,5,月,7,日,1,号机,丝束缠辊,0.72,12.02,5,月,7,日,4,号机,跑条,1.76,29.33,5,月,8,日,1,号机,跑条,1.42,23.68,5,月,8,日,2,号机,跑条,4.93,82.17,5,月,8,日,3,号机,丝束缠辊,0.53,8.83,5,月,8,日,4,号机,跑条,3.85,64.16,5,月,9,日,2,号机,丝束缠辊,1.02,17.00,5,月,9,日,3,号机,跑条,2.97,49.50,5,月,9,日,3,号机,跑条,1.43,23.83,5,月,9,日,4,号机,跑条,0.78,13.01,5,月,9,日,1,号机,丝束缠辊,1.07,17.84,5,月,10,日,2,号机,跑条,0.97,16.16,5,月,10,日,3,号机,跑条,2.59,43.17,5,月,10,日,4,号机,丝束缠辊,1.15,19.18,5,月,10,日,4,号机,跑条,5,06,83.64,平均值,1.94,31.55,小组还统计了,2014,年,5,月,5,日,-5,月,16,日，发生跑条和丝束缠辊时，因检测失效而造成的浪费情况；,制图：赵安 时间：,2014,年,7,月,4,日,制图：赵安 时间：,2014,年,7,月,4,日,结论：因滤条检测失效造成的浪费严重。,3,、根据小组调查，发现跑条的持续时间越长，造成的浪费越多，如下图所示,：,制表：徐国现 时间：,2014-07-09,针对以上问题，小组通过网上查询和业内咨询，并没有找到更可靠的滤条检测装置。为了解决由滤条检测失效带来的问题，小组确定此次,QC,活动的课题为：,（三）确定课题,“,KDF2,成型机新型滤条检测装置的研制”,三、设定目标,定性目标：当发生跑条和丝束缠辊时，检测装置能够有效检测，并发出停机信号立即停机。,定量目标：把检测失效次数控制在,8,次,/,月以内。,（一）目标值的确定,（二）目标可行性分析,根据问题分析中的数据统计表，小组针对,4,台,KDF2,成型机在,2014,年,4-6,月发生滤条检测失效次数制作了散点图。从表中清晰反映出，二号机在,5,月份发生滤条检测失效的次数为,8,次。,预期目标是合理的，通过小组的努力可以实现目标,制图：徐国现 时间,:2014,年,8,月,1,日,结合目标设定要求，小组对控制平台提出了三种方案：,（一）提出方案,基于,ARM,的控制方式,基于,PLC,的控制方式,基于单片机的控制方式,新型滤条检测装置,四、提出方案并确定最佳方案,（二）方案分析,为了确保方案选择的正确性，提高方案选择的效率，小组对三种方案进行了分析与比较。具体结果如下：,方案一 基于,PLC,的控制方式,方案设计,采用原机的西门子,S7-315,可编程逻辑控制器和冗余数字,IO,模块。,此方案由,PLC,处理控制及数据信号，同时可以直接产生停机信号。,方,案,示,意,图,方案特点,优点：,稳定性高,，采用现有冗余数字,IO,模块，,无需增加硬件,（￥,0,）,缺点：在原机控制系统中增加程序,风险大，,程序设计有难度，处理速度一般（高速计数模块也只有,2.5kHz,）。,制表：徐国现 时间：,2014-0-06,四、提出方案并确定最佳方案,四、提出方案并确定最佳方案,（二）方案分析,方案二 基于,单片机,的控制方式,方案设计,采用单片机控制器和八段数码管。,此方案由单片机处理由电压转换模块输出的控制及数据信号，将数据显示在八段数码上，再通过电压转换模块产生停机信号。,方,案,示,意,图,方案特点,优点：,成本较低,（￥,250,），,外围电路设计较为灵活,（可自由使用芯片的引脚，共,40,个）；,程序设计自由度大,，编程难度小，并且其代码的可移植性好；,缺点：,需自主开发电路板,，工作量较大，需增加硬件，处理速度一般（,12MHz,），稳定性一般，但能满足要求。,制表：徐国现 时间：,2014-08-7,（二）方案分析,方案三 基于,ARM,的控制方式,方案设计,采用,ARM9,控制器和,3.5,寸可触摸,LCD,屏。此方案由,ARM9,处理和电压转换模块输出控制及数据信号，将数据显示在,LCD,上，再通过电压转换模块发出停机信号。,方案示意图,方案特点,优点：,处理速度快,（,128MHz,）,，人机接口良好,；,缺点：硬件设计较复杂,(,共,289,个引脚,),，程序需要在,Linux,环境下编写，编程难度较大,，需增加硬件，,稳定性一般，,成本较高（,￥,900,）,。,制表：徐国现 时间：,2014-08-08,四、提出方案并确定最佳方案,（三）方案比较,制表：徐国现 时间：,2014-08-09,采用加权平均的方法从,成本、硬件设计、软件设计、稳定性四个方面,对这三个方案综合比较：,待选方案,基于,PLC,的控制方式,基于单片机的控制方式,基于,ARM,的控制方式,评估,成本,￥,0,￥,250,￥,900,评价等级：,A,评价等级：,B,评价等级：,C,硬件设计,采用原设备处理器和冗余,IO,，风险大,芯片引脚共,40,个，外围电路设计较为灵活,硬件设计较复杂，芯片引脚共,289,个,评价等级：,E,评价等级：,B,评价等级：,D,软件设计,Step7,编程语言不够灵活，,原机系统增加程序存在风险，有一定难度,程序设计自由度大，并且其代码的可移植性好，,C,语言较灵活，编程简单。,在,Linux,环境下编写，编程难度较大,评价等级：,C,评价等级：,A,评价等级：,C,稳定性,极高,评价等级：,A,高,评价等级：,B,高,评价等级：,B,四、提出方案并确定最佳方案,加权后综合得分统计表,方案,基于,PLC,的控制方式,基于单片机的控制方式,基于,ARM,的控制方式,加权后综合得分,3.5,4.45,3.05,（四）、选择方案,制表：徐国现 时间：,2014-05-28,四、提出方案并确定最佳方案,（五）、最佳方案细化,1,、系统设计及软硬件选型,软件,基于单片机的,KDF2,成型机滤条检测装置,编程语言,算法设计,硬件,调机按钮,单片机,传感器,安装位置,信号选择,四、提出方案并确定最佳方案,系统设计,（,1,）系统的设计,正常情况下,刀盘转动一周切割出两只滤棒,因此成品滤棒计数脉冲信号,S1,的频率,F1,与车速脉冲信号,S2,的频率,F2,的比值,b,应为,2,。,当车速大于,1500rpm,时判断为设备开始运转,，,滤条检测装置通过测量,b,值来判断滤条是否异常,;,若,b=0,判定为缠辊、跑条、缠刀盘等异常情况，并立即发出停机命令；,若,b=2,，判定为机器正常运转；,异常时，八段数码管显示编码,E.,（五）最佳方案细化,四、提出方案并确定最佳方案,系统图,（五）、最佳方案细化,（,2,）单片机选型,单片机,STC,90,C5,1,PIC10,AT89S52,是一种,低功耗、高性能,CMOS8,位微控制器，具有,8K,可编程,Flash,存储器。,STC89C52,使用经典的,MCS-51,内核，代码移植性好。,其突出的特点是体积小，功耗低，精简指令集，代码保密性好，但其代码的移植性较差。,速度快，功能强大，种类多。不过，其指令系统不如,51,精简，位操作不如,51,方便。,四、提出方案并确定最佳方案,（,3,）信号选择,信号,S2,成型机成品滤棒产量检测器,的脉冲信号,S1,重新安装,5V,的反射式红外检测,信号稳定且不用重新安装,信号不稳定且不易安装,成型机车速,脉冲信号,S2,刀盘上轴上重新安装金属接近开关检测转速,信号稳定且不用重新安装,需要添加硬件且不易安装,（五）最佳方案细化,信号,S1,四、提出方案并确定最佳方案,（,4,）传感器安装位置,传感器安装位置,安装在接收鼓轮,安装在分烟轮上,通过试验，延时为,2s,通过试验，延时为,0.2s,，反应更加灵敏，发出停机信号更加及时。,（五）最佳方案细化,四、提出方案并确定最佳方案,（,5,）调机按钮选择,调机按钮,重新安装调机按钮,采用,KDF2,控制面板上“吹气,清洁”信号,采用,KDF2,控制面板上“吹气,清洁”开关的信号,+,硬件,不易安装,在单片机中添加相应的程序片段实现调机功能,我们需要将复位信号与单片机上的复位按钮相连，而将整个单片机系统复位，长期下来会损伤系统的硬件；,（五）最佳方案细化,四、提出方案并确定最佳方案,（,6,）,编程语言,选型,编程语言,汇编语言,Java,语言,C,语言,直接对硬件操作，编程难度大，难以实现。,现有编程人员不熟悉，是一门高级语言，需要从零开始,小组人员对该语言熟悉,，,可移植性好,，,代码量少,，,实现容易,。,（五）、最佳方案细化,四、提出方案并确定最佳方案,制图：徐国现 时间：,2014-08-16,开始,初始化并载入参数,车速达到设定值,测量,F1,与,F2,之比,b,值等于,1,输出错误编码并停机,是,否,否,是,（五）、最佳方案细化,（,7,）算法设计,四、提出方案并确定最佳方案,（五）、最佳方案细化,2.,综合优选方案,四、提出方案并确定最佳方案,软件,硬件,基于单片机的,KD,F2,成型机,滤条检测装置,编程语言,调机按钮,单片机,传感器,算法设计,安装位置,信号选择,STC89C52,“吹气,清洁”开关,+,软件,产量计数,脉冲信号,S1,与车速脉冲,S2,分烟轮上,C,语言,见程序流程图,通过以上整体方案和各项具体方案的比较分析，小组确定了研制,基于单片机的,KDF2,滤条异常检测装置的详细方案如下：,系统设计,见系统图,五、制定对策,方案,对策,目标,措施,时间,地点,负责人,基于单片机的,KD,F2,成型机滤条检测装置,1.,硬件准备,各关键焊点电阻小于,3,。,1,、应用,Microsoft Visio,绘制电路原理系统图；,2,、应用,Altium Designer,绘制原理图与,PCB,，将,PCB,发往深圳加工；,3,、将加工好的硬件焊接、组装，用万用表测量各焊点电阻,2014.8.16,前完成,成型车间,赵安,2.,按方案编写程序,完成装置的软件设计，在计算机上调试通过，稳定运行超过,24,小时,1,、应用,Microsoft Visio,绘制软件流程图；,2,、应用,Keil C51,编写装置的程序，并生成,.hex,文件。,2014.9.1,前完成,成型车间,徐国现,3.,按方案将硬件与软件整合,将程序正确的烧录进单片机中，成功运行。,1,、应用,USB TO RS232,数据线将装置与计算机相连；,2,、应用,STC-ISP,将,.hex,烧录进单片机中。,2014.9.6,前完成,成型车间,徐国现,4.,安装调试，,装置的参数设置、显示和停机功能正常，实现跑条异常检测正确率达,100%,。,1,、将单片机系统、显示模块装置安装在成型机上；,2,、测试装置的参数设置、显示和停机功能。,2014.9.27,前完成,成型车间,赵安,张学稳,曹德敏,制表：赵安 时间：,2014-08-13,五、制定对策,制图：徐国现 时间：,2014-07-01,小组绘制了方案流程图：,六、对策实施,（一）、设计电路图,1,、绘制系统原理图,制图：赵安 时间：,2014-08-14,六、对策实施,（一）、设计电路图,2,、按电路原理图将各硬件接口焊接、组装,经用万用表测试各焊点的电阻均小于,3,，目标完成。,六、对策实施,（二）编写程序,1,、应用,Keil C51,编写装置的程序，并生成,.hex,二进制文件,对策目标完成,采用软件复位方式，添加的程序片段,在,proteus,仿真软件中仿真运行,24,小时以上无异常,六、对策实施,（二）编写程序,PC,与单片机数据通讯示意图,STC-ISP,（,STC,官方烧录工具,),烧录界面,烧录成功提示信息,对策目标完成,2,、将硬件与软件整合,开机后让装置运行了48h，没有发生死机、无故终止、且功能正常。,Page,35,六、对策实施,（三）、安装调试,1,、小组成员通过查阅,KDF2,成型机电气原理图册找到成品滤棒计数脉冲信号、车速脉冲信号、吹气,/,清洁信号和停机信号（如上图所示），并与实物对照。,六、对策实施,（三）、安装调试,2,、按电路原理图，完成检测装置与成型机的电气连接,成品滤棒计数信号,车速脉冲信号,比值,b,键盘,六、对策实施,3,、安装完成后，车间对装置的各项功能（参数设置,、显示和停机,）进行了测试，测试通过后同意上机使用，经过观察一段时间，,实现跑条异常检测正确率达,100%,，对策目标完成。,视频演示,七、效果确认,（一）目标完成情况,小组于,2014,年,9-11,月统计了,3,号,KDF2,成型机发生跑条和丝束缠辊时检测失效的次数，并与安装前做了对比，如下表所示：,制表；吕佳 时间：,2014-12-03,由表中看出，发生滤条检测失效的次数由原来的二十多次降低至,1.33,次,/,月，实现了对滤条的有效检测，达到了活动目标要求。,结论：小组完成了活动目标,（二）直接经济效益,制表：赵安 时间：,2014-12-05,Page,41,以上仅是对丝束和成型纸的估算，如还涉及到中线胶、热熔胶、设备损耗等各方面的成本计算，效益更显著，并且随着时间往后推移，产生的效益也会更大。,本次,QC,活动产生的直接经济效益为；,（,5289.68+29.53,）,-251=,5068.21,（元）,制表：赵安 时间：,2014-12-06,1,本次活动有效解决了丝束缠辊时开松辊“抱死”的问题，避免了因开松辊“抱死”引起伺服控制器及伺服电机中电流过大而带来的损伤，对伺服系统起到了保护作用，提高了设备运行的安全性。,2,加装该装置后，显著缩短了跑条时间和丝束缠辊的处理时间，提高了设备运行效率。,3,操作人员不需要经常清理“抱死”开松辊周围缠紧的丝束，有效降低了操作人员劳动强度。,（二）无形效益,八、标准化,1,制定,KDF2,成型机新型滤条检测装置操作维保指导书,，文件编号,Q/HY.CJ.HZ08.001-2014,。,2,将,QC,活动增加的零件、电路图、测试资料进行了,归档保存,（档案号：,11CX-JS-003,）。,3,为了更好的使用和维护新型检测装置，对操作、修理人员进行检测装置结构及操作维护,培训,；,九、总结及今后打算,1,、此次,QC,活动有效地控制了发生跑条时因不能及时停机而带来的原辅材料的浪费，以及因丝束缠辊而致使开松辊“抱死”的问题。,2,、提高了设备运行的安全性，减少了设备损伤，降低了物耗和操作人员的劳动强度，落实精益化管理的要求。装置将推广使用到其他成型机上。,3,、,下一步我们将降低滤棒发射机的故障频次作为我们的,QC,课题。,Thank You!,