林錦超
摘 要:本文通過對煙草行業(yè)包裝機(jī)膠位控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析,對膠位控制系統(tǒng)的進(jìn)行新型設(shè)計(jì),采用超聲波傳感器元件,利用超聲波的特性,論證了超聲波傳感器檢測膠位的優(yōu)越性。該控制系統(tǒng)通過對超聲波傳感器信號所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理,能夠提高膠位控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并得到了良好的反饋,充分證明了利用超聲波傳感器的膠位控制系統(tǒng)在包裝機(jī)膠位控制中應(yīng)用的可行性。
關(guān)鍵詞:超聲波;傳感器;膠位控制
中圖分類號:TB486 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)01-0026-01
1 引言
在卷煙包裝生產(chǎn)過程中,膠位控制系統(tǒng)一直是困擾生產(chǎn)效率提高的重要環(huán)節(jié)。目前,煙草企業(yè)的包裝設(shè)備中主要機(jī)型為GD包裝機(jī),該機(jī)型膠位檢測傳感器設(shè)計(jì)為電容傳感器,是開關(guān)量輸出模式,機(jī)器在生產(chǎn)過程中受環(huán)境因素影響有時會出現(xiàn)誤動作,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)器的生產(chǎn)效率。
2 系統(tǒng)原理
超聲波可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播的特性,超聲波具有定向性好,能量集中,在傳輸過程中衰減小,反射能力較強(qiáng)等特點(diǎn)。對膠位控制系統(tǒng)的進(jìn)行新型設(shè)計(jì),采用超聲波傳感器元件,超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測,不受光線,被測物顏色等的影響,它不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)測膠位,這種特性對膠位檢測不受生產(chǎn)環(huán)境因素干擾非常有益。與其他測位技術(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)方法都較簡單,經(jīng)濟(jì)效益顯著。膠位控制設(shè)計(jì)采用超聲波液位測量技術(shù),運(yùn)用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,測出超聲波脈沖從發(fā)射到接受所需的時間,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,從而精確測定膠位高度。
3 膠位控制方案
3.1 系統(tǒng)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)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離,設(shè)計(jì)比較方便,計(jì)算處理也較簡單,并且在測量精度方面也能達(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,故選擇超聲波傳感器代替原設(shè)備的電容傳感器進(jìn)行測量物體間的距離。
在數(shù)據(jù)處理方面,本文設(shè)計(jì)采用PLC作為控制器(如圖1示,系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總框圖),針對超聲波傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行處理,用觸摸屏進(jìn)行顯示和設(shè)定。超聲波傳感器的輸出信號是0—10V,接入PLC的模擬量輸入模塊中經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為液面高度顯示在人機(jī)界面上。
3.2 系統(tǒng)的控制
系統(tǒng)的控制主要完成顯示液面高度、設(shè)定報警區(qū)間和注膠時間功能控制模式(如圖2示,系統(tǒng)控制模式)。區(qū)間設(shè)定是根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定,保證涂膠量符合生產(chǎn)工藝要求,通過液面高度和注膠高度的比較來判斷是否注膠,液面高度情況還能反映元器件是否損壞。超聲波傳感器的測量結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)供膠的閉環(huán)控制,隨機(jī)器速度的變化控制增加與減少供膠量,膠位液面可以設(shè)定高低位報警功能,能夠?qū)崿F(xiàn)以數(shù)字的形式顯示測量距離。
3.3 元件的選擇
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用UNDK系列超聲波傳感器,這類型傳感器檢測范圍為30—250mm,分辨率小于0.3mm,聲波頻率為300KHZ,響應(yīng)時間小于50ms。其參數(shù)基本特點(diǎn)符合設(shè)計(jì)要求,能夠達(dá)到控制的精度和要求。
4 結(jié)語
包裝機(jī)新型膠位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用超聲波的技術(shù)原理,采用超聲波傳感器元件,系統(tǒng)控制功能精確,可以有效提高包裝機(jī)的膠位控制精度,有效減少機(jī)器膠位控制系統(tǒng)的故障,有利于提高機(jī)器生產(chǎn)效率,是具有推廣價值的實(shí)用新技術(shù)。
參考文獻(xiàn):
[1]李現(xiàn)明.超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2010.11.