超聲波檢測(cè)在ZB47高速包裝機(jī)上的應(yīng)用及推廣

吉　翔（陜西中煙有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠(chǎng)卷包車(chē)間，陜西寶雞　721000）

超聲波檢測(cè)在ZB47高速包裝機(jī)上的應(yīng)用及推廣

吉翔
（陜西中煙有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠(chǎng)卷包車(chē)間，陜西寶雞721000）

本文對(duì)卷煙廠(chǎng)ZB47高速包裝機(jī)的膠缸液面檢測(cè)方式---基于超聲波傳感器的液位高度測(cè)量系統(tǒng)，即利用超聲波傳感器對(duì)膠缸液面高度進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)與GD包裝機(jī)老式檢測(cè)即利用電容傳感器對(duì)膠缸液面進(jìn)行測(cè)量的各個(gè)方面的對(duì)比，論證了利用超聲波傳感器檢測(cè)的優(yōu)越性。通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理，采用閉環(huán)控制大大增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后對(duì)該設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，所取得了良好的反饋，充分證明了超聲波傳感器在卷煙廠(chǎng)GD包裝機(jī)上膠缸液面檢測(cè)的應(yīng)用的可行性。

ZB47高速包裝機(jī)GD包裝機(jī)超聲波檢測(cè)膠液液面測(cè)量系統(tǒng)超聲波傳感器

1　膠缸液面檢測(cè)方式對(duì)比

我廠(chǎng)包裝設(shè)備中有兩種主要機(jī)型，一種為在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率較高的GD包裝機(jī)，生產(chǎn)能力400包/小時(shí)。另一種是新型高速機(jī)ZB47生產(chǎn)能力500包/小時(shí)。在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中膠缸液面檢測(cè)一直是困擾生產(chǎn)效率提高的環(huán)節(jié)。GD包裝機(jī)液面檢測(cè)傳感器是電容傳感器開(kāi)關(guān)量輸出。在生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。而在ZB47高速機(jī)上膠缸液面檢測(cè)采用的是基于超聲波傳感器的液位高度測(cè)量系統(tǒng)。

圖1

圖2

該測(cè)量系統(tǒng)中超聲波傳感器的原理：超聲波可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播，由于超聲波具有定向性好，能量集中，在傳輸過(guò)程中衰減小，反射能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測(cè)法，不受光線(xiàn)，被測(cè)物顏色等的影響，它不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)測(cè)液位。與其他測(cè)位技術(shù)相比較，它不需要特別防護(hù)，安裝維修較方便，而且結(jié)構(gòu)方法都較簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。在超聲波液位測(cè)量技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛是超聲波脈沖回波方法，由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測(cè)出超聲波脈沖從發(fā)射到接受所需的時(shí)間，根據(jù)媒介中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液位高度。

該測(cè)量系統(tǒng)無(wú)論在穩(wěn)定性還是在準(zhǔn)確性上都優(yōu)于GD包裝機(jī)上采用的方式。值得在GD包裝機(jī)上推廣。

2　基于超聲波傳感器的液位高度測(cè)量系統(tǒng)

2.1膠液液面檢測(cè)的重要性

大多數(shù)的卷煙機(jī)的膠缸一般是給小包包裝處和大條成型處進(jìn)行供膠，如果在生產(chǎn)過(guò)程中，膠缸檢測(cè)出現(xiàn)誤動(dòng)作，導(dǎo)致膠缸不供膠或者不停供，維修起來(lái)不僅會(huì)大大降低卷煙廠(chǎng)的生產(chǎn)效率，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的廢煙，增加卷煙廠(chǎng)的能耗。

2.2GD包裝機(jī)超聲波的膠缸液面方案的設(shè)計(jì)

由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到使用要求。另一方面在工作中，超聲波傳感器有著優(yōu)越的抗干擾性與工作的穩(wěn)定性，結(jié)合ZB47上的應(yīng)用，選擇超聲波傳感器代替原設(shè)備的電容傳感器進(jìn)行測(cè)量物體間的距離。 超聲波傳感器的輸出信號(hào)是0—10V，信號(hào)需要數(shù)據(jù)處理，顯示和設(shè)定。綜合各方面因素，采用PLC作為控制器，針對(duì)超聲波傳感器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理，用觸摸屏進(jìn)行顯示和設(shè)定。如圖1所示，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總框圖。

2.3基于超聲波的膠缸液面測(cè)量的控制

GD包裝機(jī)膠缸液面測(cè)量系統(tǒng)主要完成顯示液面高度、設(shè)定報(bào)警區(qū)間和注膠時(shí)間功能。區(qū)間設(shè)定時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，保證涂膠量能符合生產(chǎn)工藝要求。根據(jù)液面高度和注膠高度的比較來(lái)判斷是否注膠。根據(jù)液面高度情況還可以判斷元?dú)饧欠駬p壞等功能。并且能針對(duì)超聲波傳感器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行如下處理：

（1）實(shí)現(xiàn)供膠的閉環(huán)控制，并隨車(chē)速的變化隨時(shí)增加和減少供膠量；

（2）設(shè)定高低位報(bào)警功能；

（3）以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。（圖2）

3　系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

目前原理樣機(jī)已實(shí)現(xiàn)，并滿(mǎn)足了所提出的性能指標(biāo)要求，且經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試投入運(yùn)行后，運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)效率和機(jī)臺(tái)的有效作業(yè)率。為煙廠(chǎng)做出了貢獻(xiàn)，受到了煙廠(chǎng)員工的一致好評(píng)。

4　結(jié)語(yǔ)

利用超聲波檢測(cè)膠缸液面，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到使用要求。值得在所有GD包裝機(jī)上推廣。