卷煙包裝機(jī)上利用PLC對缺包檢測的改造

何良勝

[摘要]針對韶關(guān)卷煙廠GD包裝機(jī)使用的條包缺包檢測（CT入口處煙包堆疊檢測，GD包裝機(jī)原機(jī)的5個電容式傳感器）產(chǎn)生漏撿和誤檢的原因進(jìn)行了分析，介紹了光電式缺包檢測器的工作原理和特點(diǎn)，光電式條包缺包檢測器包括、缺包同步檢測、在線元件自檢測，檢測信號經(jīng)PLC處理輸出剔除缺包煙條信號。缺包檢測單元由一組帶放大器的光導(dǎo)纖維傳感器組成，安裝于CT條盒包裝機(jī)的推煙處毛刷對壓板板上，對相應(yīng)的小包香煙組進(jìn)行到位檢測，如果其中任何一組小包香煙發(fā)生空缺，傳感器發(fā)出缺包信號，通過PLC處理后輸出信號，在機(jī)器剔除口處將缺包煙條剔除。

[中圖分類號]TB486 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0196-01

GD包裝機(jī)在包裝過程中產(chǎn)生缺包的主要原因包括cH小包透明紙包裝機(jī)在剔煙時cH小包補(bǔ)充料斗補(bǔ)煙不到位，以及操作工在生產(chǎn)過程中排故拿走煙包后沒有及時補(bǔ)回或者補(bǔ)煙不足。GD包裝機(jī)組原機(jī)在CT剔除口前裝有五只電容式檢測傳感器，但隨著近年來金屬薄膜在條盒包裝紙上的應(yīng)用，即使條煙出現(xiàn)缺包，也因金屬膜的屏蔽而檢測不出來。為了防止條包缺包，目前各個煙廠在GD包裝機(jī)組上主要增設(shè)了以下幾種不同的缺包檢測：（1）稱重型G包裝機(jī)缺包檢測，（2）CT入口處煙包堆疊檢測（3）CT推煙處毛刷對壓板電感式煙包堆疊檢測。

我廠目前使用了的CT入口處煙包堆疊檢測，在使用中時有出現(xiàn)操作人員在排除故障時拿走毛刷對壓板下的煙包后忘記補(bǔ)回?zé)煱蛘哐a(bǔ)少煙包，使安裝在前面CT條盒入口處的缺包檢測器無法對缺包進(jìn)行檢測，造成有缺包條煙在后續(xù)的工序中被發(fā)現(xiàn)，甚至流入到市場的現(xiàn)象。為此，根據(jù)我廠的實際情況，在對CT入口處煙包堆疊檢測的實際使用的效果進(jìn)行分析后，參考其它有關(guān)小包缺包檢測的文獻(xiàn)后，決定對小包缺包檢測的安裝位置和檢測方式進(jìn)行改進(jìn)，即在CT條盒包裝機(jī)的毛刷壓板上安裝五個光電傳感器，以檢測五垛雙煙包是否缺包。缺包煙條經(jīng)過PLC處理后，輸出剔除信號，在原機(jī)的條包剔除口處剔出缺包的煙條。

一、現(xiàn)有條盒缺包檢測誤檢和漏檢的原因分析

1、CT原有的缺包檢測3S486

GD包裝機(jī)組原來在CT剔除口前裝有代號為3S486五只電容式檢測傳感器，該檢測器屬于一種具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，它的測量頭構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化，由此便可控制開關(guān)的接通和關(guān)斷。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對缺包的檢測則是通過檢測傳感器和小包的鋁箔紙之間的介電常數(shù)來實現(xiàn)。但隨著近年來金屬薄膜在條盒包裝紙上的應(yīng)用，即使條煙出現(xiàn)缺包，也會因為金屬膜的屏蔽而檢測不出來。

2、CT入口處煙包堆疊檢測

該檢測器根據(jù)GD包裝機(jī)盒煙包裝成條煙的特點(diǎn)：即小包撥煙裝置每動作一次，將堆疊的兩包煙撥入條盒內(nèi)，當(dāng)小包撥煙裝置動作5次后，條包推煙裝置動作一次的工作原理，在小包撥煙裝置動作一次就對一組雙包煙進(jìn)行一次檢測。當(dāng)光電傳感器檢測到CH小包補(bǔ)充料斗出口雙包煙組有缺包時，就將檢測到的缺包條煙信號輸入到信號處理器，經(jīng)過一定步數(shù)的移位后輸出一個剔除信號，在CT的剔除口將壞煙剔除。但是在實際的使用過程中，操作人員在排除故障時拿走CT條包機(jī)里毛刷對壓板下的煙包后往往忘記補(bǔ)回?zé)煱蛘哐a(bǔ)少煙包，使安裝在前面CT條盒入口處的缺包檢測器無法對缺包進(jìn)行檢測。

二、毛刷壓板上新增光電式缺包檢測器基本工作原理

該光電式缺包檢測包檢測器包括缺包同步檢測、在線元件自檢、PLC控制輸出剔除信號和報警信號。

1、缺包同步檢測：利用五只帶放大器的反射式光導(dǎo)纖維（381、382、3B3、3B4、385），光纖檢測頭分別安裝在cT條盒成形機(jī)的入口毛刷壓板板上，分別檢測五垛雙包煙組是否缺包。當(dāng)五垛雙包煙組完全到位推煙處的毛刷壓板板，推煙塊把五垛雙包煙組推進(jìn)20mm時，同步檢測傳感器3S1處在凸輪的檢測位置上，即相位在757時，同步檢測傳感器輸出高電平，與五只光電檢測傳感器同步檢測煙條是否存在缺包，當(dāng)某垛雙包煙組出現(xiàn)缺包時，相對應(yīng)的光電檢測傳感輸出低電平信號送到PLC進(jìn)行處理，輸出缺包信號。為確保不出現(xiàn)錯檢和漏檢，光電檢測傳感器檢測脈沖寬度比同步檢測傳感器脈沖寬，即光電檢測脈寬包含同步檢測脈寬。

2、在線元件自檢測：由于不同的產(chǎn)品存在裝璜、圖案、顏色的差異，在生產(chǎn)過程中更換了牌號，而沒有及時調(diào)整五只光電檢測的靈敏度，五只光電檢測可能出現(xiàn)高電平或低電平的長輸出，出現(xiàn)缺包煙條的漏檢或錯檢，因此對檢測缺包元件進(jìn)行狀態(tài)自檢；當(dāng)某個傳感器狀態(tài)出錯或損壞，出錯信號紐PLC控制，使蜂鳴器發(fā)出報警聲及紅燈閃爍。操作員停止機(jī)器運(yùn)行，對元件調(diào)試或更換。

3、PLC控制輸出剔除信號和報警信號：該光電缺包檢測傳感器采用了三菱的可編程控制器Fx2n-16MR-001型PLC，它有八個輸入點(diǎn)，八個輸出點(diǎn)，能夠滿足條包缺包檢測的存儲移位，輸出剔除信號的要求。PLC工作過程：當(dāng)PLC接收到缺包信號，PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理輸出缺包信號Y0，移位傳感器3S2在凸輪位，相位205？時輸出高電平到PLC輸入點(diǎn)X6，運(yùn)用PLC的移位指令，經(jīng)五步移位，缺包信號到達(dá)CT條盒紙包裝機(jī)的原缺包檢測3S486位置，把缺包信號并接在3S486的信號處理板3A486的輸出端X109（19）上，此時在相位225。時，處理板3A486無高電平輸出，輸入板N9的19腳無高電平輸入，再經(jīng)一個移位，輸出板N13的29腳在相位1607時輸出高電平使電磁閥3Y911得電，活動板打開，缺包煙條掉落，在相位2607時3Y911失電，活動板關(guān)上，剔除完成。GD卷煙包裝組利用MICROII系統(tǒng)控制機(jī)器，機(jī)器上采用了不同的檢測元件，其中有帶自診斷電感式和電容式接近開關(guān)，是因為它在通電狀態(tài)下，對應(yīng)高底電平輸出具有特殊的波形，供輸入板上的插件15AD02A識別元件本身的好壞。原機(jī)器上的電容式缺包檢測3S486有自診斷功能，當(dāng)缺包低電平信號Y0接到3A486時，引起機(jī)器顯示3S486出錯，機(jī)器停止運(yùn)行，所以利用PLC的輸出點(diǎn)Y2接入一個zZD自診斷信號并接在3A486上，維持機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)自診脈沖。在檢測缺包過程中，PLC還對檢測元件進(jìn)行自檢；當(dāng)CH透明紙小包機(jī)起動，運(yùn)行接觸3Kll吸合，利用3K11的輔助觸點(diǎn)把運(yùn)行信號（高電平）送到PLC輸入點(diǎn)X7，開始對在線檢測元件進(jìn)行自檢，當(dāng)某個傳感器狀態(tài)出錯或損壞，出錯信號經(jīng)PLC處理，使蜂鳴器發(fā)出報警聲及紅燈閃爍。機(jī)車最高運(yùn)轉(zhuǎn)速度為400包/分鐘，生產(chǎn)一條煙為一周期，約1.5秒；慢速200包/分鐘，約3秒一周期；PLC設(shè)置T0在6秒內(nèi)，缺包檢測元件未發(fā)生脈沖輸出狀態(tài)變化，PLC輸出報警信號Y1。

三、改造后使用注意事項和效果

但在使用過程要注意下面兩點(diǎn)：

1、定期檢查五只缺包光電檢測傳感器工作是否正常，清潔光纖傳感頭表面，防止其表面沉積油污和粉塵導(dǎo)致放大器上的指示燈不亮，造成誤檢將好的條煙剔出來。

2、目前，有些卷煙的包裝材料采用深顏色外觀圖案，如我廠的“至尊紅玫王”就采用深藍(lán)色包裝，由于深顏色包裝材料對光的反射要比淺色包裝材料弱。卷煙轉(zhuǎn)牌號在生產(chǎn)過程中時有發(fā)生，要及時對光電檢測傳感器的靈敏度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保證傳感器的檢測的準(zhǔn)確性。

3、改進(jìn)后的PLC控制缺包光電檢測系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，后期維護(hù)簡單、方便，對缺包的條煙檢測的準(zhǔn)確率高的特點(diǎn)。在我廠的八臺GD-X2硬盒包裝機(jī)組上使用一年多來，效果良好，因生產(chǎn)過程造成的缺包而收到消費(fèi)者市場投訴率大幅下降。因此，改進(jìn)后的PLC控制缺包光電檢測系統(tǒng)可以很好地解決缺包問題，是原有缺包檢測器有效的補(bǔ)充方式和替代產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]GT入口處煙包堆疊檢測使用說明書[南京新特吉電子有限公司]

[2]三菱微型可編程控制器使用手冊

[3]DG包裝機(jī)電器控制電路圖冊