Z J17 卷煙機組水松紙接頭檢測技術(shù)的改進

李鵬飛

（紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司新疆卷煙廠，新疆烏魯木齊 830000）

ZJ17 卷接機組的原型是HUNI 公司設(shè)計制造的PROTOS70卷煙機，我國于20 世紀(jì)90 年代引入國內(nèi)，后由常德煙草機械有限責(zé)任公司經(jīng)電控升級、在線檢測升級等多次改造而成，現(xiàn)是我國國產(chǎn)卷煙機的主流設(shè)備，也是我國大部分卷煙廠正在使用的煙支卷接設(shè)備，該設(shè)備應(yīng)用了當(dāng)今自動化控制的最新技術(shù)、借鑒了國外著名煙機品牌的實際設(shè)計經(jīng)驗、參考了歐洲/國際上的電氣標(biāo)準(zhǔn)，因此該機組具備穩(wěn)定性好、控制精度高、結(jié)構(gòu)清晰、擴展方便、易于維護等優(yōu)點，同時該設(shè)備具有煙支質(zhì)量好、有效作業(yè)率高，節(jié)省原輔材料、剔除點準(zhǔn)確等特點。

1 水松紙接頭檢測過程

1.1 水松紙用盡檢測B15.8（拼接過程的啟動）

光電開關(guān)B15.8 為反射式光電開關(guān)，B15.8 發(fā)射紅外光線，通過安裝在正在使用中水松紙架（即下面的一個）上的反射器使光電開關(guān)B15.8 產(chǎn)生TCP 脈沖。產(chǎn)生的TCP 脈沖送到PLC 高速計數(shù)模塊，并由MAX 部分CPU 中的盤紙轉(zhuǎn)換程序計數(shù)。安裝在MAX 后部齒輪盤上的接近開關(guān)B14.1 產(chǎn)生MCP1 脈沖，接近開關(guān)B14.3 產(chǎn)生DCP1 脈沖，兩個脈沖送到檢測模塊A8，經(jīng)A8處理后產(chǎn)生DCP6 脈沖，在100 個DCP6 脈沖周期內(nèi)，當(dāng)數(shù)到由P2 設(shè)定的TCP 脈沖數(shù)后，盤紙轉(zhuǎn)換程序發(fā)出起動信號以加速上面的新盤紙，也可用手按動操作面板上的按鈕S52 來發(fā)出此信號。這個加速新盤紙信號傳送到起動控制器A43。如果已用完的盤紙沒有更換，則接近開關(guān)B44 動作，于是會發(fā)生以下情況：（1）監(jiān)測器斷開并導(dǎo)致立即停機；（2）操作面板上的指示燈H30熄滅；（3）SE 顯示器上顯示停機信息“MAX 無水松紙”；（4）停機信號傳送下游設(shè)備，如煙支存儲器YF17 等，見圖1。

圖1 啟動拼接過程

1.2 新水松紙加速過程

新水松紙加速由離合器Y14來實現(xiàn)供紙輥和加速輥的嚙合，從而完成對水松紙供給速度的控制，該過程主要是對拼接時水松紙的加速蓄紙過程，拼接完成后降低速度運行將多余的儲紙消耗，并在正常運行時跟蹤機器的生產(chǎn)速度。一旦發(fā)生連接供紙輥和加速輥的離合器Y14 嚙合得太快，會導(dǎo)致水松紙斷裂，造成設(shè)備停機。為防止這一故障的發(fā)生，可編程控制器向控制裝置A43 發(fā)出一個啟動信號。 A43 產(chǎn)生恒定電壓同時向Y14 提供0.7-0.8 左右大小的電流，于是電磁閥緩緩使加速輥與供紙輥傳動裝置嚙合，新的水松紙較為平穩(wěn)均勻地開始加速過程，見圖2。

圖2 新水松紙加速

1.3 拼接過程

可編程控制器發(fā)出加速新盤紙的信號后，設(shè)備降速至設(shè)定的拼接速度運行，同時離合器Y14 使供紙輥與加速輥嚙合，新盤紙開始加速，直到加速到P3 設(shè)定的DCP6 脈沖數(shù)，一旦達到設(shè)定值后，PLC 向閥門Y12發(fā)出拼接信號（Y12 起動拼接裝置）開始拼接過程。

1.4 拼接裝置

水松紙拼接裝置由壓輥、電磁閥、氣缸、上切刀、下切刀、支撐板等部件組成，當(dāng)PLC 發(fā)出拼接信號之后，電磁閥驅(qū)動氣缸動作，在上下切刀的共同作用下，完成新舊水松紙的搭接動作。

1.5 疊接頭檢測

對射式光電開關(guān)B15.3 檢測水松紙是否有疊接頭，含水松紙自身的疊接頭，水松紙拼接產(chǎn)生的拼接段。當(dāng)B15.3 檢測到拼接段時，放大器上的LED 燈點亮。工作原理：光電開關(guān)將電流在發(fā)射端轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進行檢測。

1.6 水松紙拼接段追蹤

如果水松紙中出現(xiàn)拼接段，則會發(fā)生以下動作: （1）水松紙刮紙器停止運作，記錄到45個DCP6 脈沖后，程序發(fā)出信號打開閥門Y8，使刮紙器離開其工作位置。（2）達到由PLC 可調(diào)參數(shù)P6，停止供膠。當(dāng)達到到P7 設(shè)定值時，拼接段到達提升臂處。PLC 在8 張水松紙片期間起動閥門Y7，于是將提升臂抬起，提升臂離開其工作位置。（3）經(jīng)過37 個脈沖加上設(shè)定數(shù)目的DCP6 脈沖之后，含有水松紙拼接段的卷煙到達剔除閥Y4 前面。PLC 發(fā)出剔除信號啟動閥門Y4。含有拼接段的卷煙由剔除閥Y4 剔出，剔出的數(shù)量由電氣維修人員根據(jù)實際情況設(shè)定，見圖3。

圖3 接頭剔除

1.7 拼接段剔除

刮紙器的作用是使水松紙易于彎曲，從而有利于煙支與濾嘴的接裝，因此水松紙必須要經(jīng)過刮紙器。閥門Y8 控制刮紙器的位置。閥門Y4 剔出所有沒有經(jīng)過刮紙器的煙支。機器脈沖MCP1 和DCP1 傳給檢測處理模塊A8。操作面板上的發(fā)光二極管H1，H2 和H3 會發(fā)光。A8 將脈沖MCP1 和DCP1 處理后產(chǎn)生脈沖SCP4 和DCP6，這些脈沖再送到PLC。當(dāng)接裝機接收到起動信號，當(dāng)數(shù)到20 個SCP4 脈沖后，觸發(fā)啟動程序，當(dāng)記錄到設(shè)定的DCP6 脈沖數(shù)（b9/b10）之后，PLC 關(guān)斷閥門Y8，刮紙器轉(zhuǎn)入其工作位置，見圖4。

圖4 刮紙器工作示意圖

1.8 剔除準(zhǔn)確性的驗證

當(dāng)水松紙完成拼接或水松紙有內(nèi)部接頭，接頭檢測器檢測到接頭會觸發(fā)接頭剔除程序，一旦剔除閥Y4 完成剔除動作后，我們可以查看廢品收集箱內(nèi)是否有含水松紙接頭的水松紙片，如找到含有接頭的水松紙片可認(rèn)定剔除準(zhǔn)確，如在廢品箱未發(fā)現(xiàn)含有水松紙接頭的紙片，則需調(diào)整剔除步距或剔除數(shù)量，該項工作由電工完成。

1.9 水松紙供給停止

PLC 在出現(xiàn)以下情況時會停止水松紙供給：

（1）程序停機；

（2）濾嘴供給故障；

（3）水松紙斷裂。

由程序停機信號發(fā)出停止指令：當(dāng)由供料成條部分、卷紙成型部分、煙支存儲器YF17 或按下YJ27 控制面板上停機按鈕而發(fā)出停機信號時，啟動控制程序發(fā)出停機信號，并傳送給PLC內(nèi)部計數(shù)器。記錄到49 個DCP6 脈沖后，起動閥門Y6，于是Y6脫開供紙輥和主齒輪系之間的離合器，水松紙供給過程便停止。YJ17 卷煙部分的顯示器上顯示停機信息“MAX 手動停機”。

因濾嘴供給故障而發(fā)出停止指令（立即停止）：記錄到46 個DCP6 脈沖之后，PLC 起動Y6，從而脫開供紙輥和主齒輪系之間的離合器。YJ17 卷煙部分顯示器上顯示停止信息“MAX 濾嘴棒無嘴棒”。

因水松紙斷裂而發(fā)出停止指令（立即停止）：一旦水松紙斷裂，PLC 立即起動閥門Y6，從而立即脫開供紙輥與主齒輪系之間的離合器。YJ17 卷煙部分顯示器上顯示停止信息“MAX 水松紙斷”。

2 ZJ17 卷煙機組水松紙存在問題

水松紙是用于包裹在過濾嘴，把濾棒粘接到煙條末端的紙，水松紙生產(chǎn)廠家一般將其卷成盤狀，長度根據(jù)各生產(chǎn)廠要求而定，但大都超過2000M。水松紙由于長度較長，生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時難免需要將多段水松紙進行粘連，以達到水松紙生產(chǎn)規(guī)格要求的長度，在粘連過程中，多采用黑膠帶進行搭接，以便人工檢查和機器檢測剔除。ZJ17 型卷煙機在生產(chǎn)顏色較重的卷煙牌號水松紙過程中，深色水松紙與黑膠帶透光性接近，疊接頭檢測靈敏度不易調(diào)節(jié)導(dǎo)致煙支在剔除輥上全部剔除或接頭未被檢出，流入下道生產(chǎn)工序，引發(fā)較大質(zhì)量事故。水松紙存在問題還有其它幾方面原因，詳細(xì)見表1。

表1 ZJ17 卷煙機組水松紙問題影響因素

經(jīng)評估分析以上原因，對水松紙檢測器功能不完善為影響水松紙接頭剔除準(zhǔn)確性的主要因素，因此應(yīng)該從完善檢測設(shè)備本身入手改進

3 ZJ17 卷煙機組水松紙接頭檢測技術(shù)的改進

3.1 各方案的評估

方案一：將原有水松紙接頭光電檢測器改為超聲波檢測器。目前M5 高速卷煙機采用的即是超聲波接頭檢測器。優(yōu)點：穿透能力較大，靈敏度較高，可靠性強。無論是水松紙原材料生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品出廠時帶出的內(nèi)部接頭, 還是在卷煙生產(chǎn)過程中因更換水松紙時產(chǎn)生的接頭煙,都能準(zhǔn)確檢測、準(zhǔn)確剔除，同時對各種深色水松紙產(chǎn)生的接頭煙支,都可以準(zhǔn)確檢測、準(zhǔn)確剔除。缺點：超聲波檢測器體積較大，無法在ZJ17 卷煙機組相應(yīng)的位置上進行安裝。

方案二：將原有水松紙接頭光電檢測器改為光纖檢測器。目前PASSIM 卷煙機采用的即是光纖檢測器。優(yōu)點：穿透能力強，靈敏度較高，可靠性強。無論是水松紙原材料生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品出廠時帶出的內(nèi)部接頭, 還是在卷煙生產(chǎn)過程中因更換水松紙時產(chǎn)生的接頭煙,都能準(zhǔn)確檢測、準(zhǔn)確剔除，同時對各種深色水松紙產(chǎn)生的接頭煙,都可以準(zhǔn)確檢測、準(zhǔn)確剔除。缺（轉(zhuǎn)下頁）點：光纖檢測器在安裝位置要求嚴(yán)格。

3.2 方案的選擇

由于超聲波檢測器體積較大，無法在ZJ17 卷煙機組相應(yīng)的位置上進行安裝，小組成員通過對兩種方案的評估，最終選擇方案二：將原有水松紙接頭光電檢測器改為光纖檢測器。

3.3 對策

3.3.1 測量計算；對應(yīng)措施：①分析設(shè)備工作原理，選擇最佳的位置以及尺寸；②分析設(shè)備工作原理，選擇最佳的光纖和光纖放大器；③根據(jù)安裝位置運用AutoCAD 繪圖軟件進行設(shè)計、繪制光纖固定裝置；④按照圖紙加工光纖固定裝置。

3.3.2 選材加工；對應(yīng)措施：選擇符合尺寸、強度要求的材料進行試驗對比，最終根據(jù)各個參數(shù)選定最合適的材料并加工。

3.3.3 安裝調(diào)試；對應(yīng)措施：①正確安裝光纖以及光纖放大器；②根據(jù)所選材料及規(guī)格進行組裝、安裝；③將新的接頭檢測信號接入系統(tǒng)并通電測試。

4 改進后的效果驗證

改進后我們對改造的ZJ17 卷接機組進行了連續(xù)15 日的跟蹤，得出無論是水松紙拼接接頭還是水松紙自帶接頭都能100%準(zhǔn)確剔除，由此可以得出，改進后的ZJ17 卷煙機組能夠滿足各種水松紙材質(zhì)、顏色深淺等不同物理特性的卷煙牌號生產(chǎn)。另外，改進前水松紙靈敏的調(diào)節(jié)要打開放大器調(diào)整其內(nèi)部的電位器，存在調(diào)整過程復(fù)雜，不直觀、可調(diào)范圍小等缺點；改進后，采用了光纖放大器，調(diào)整方便，數(shù)字量顯示直觀，可調(diào)范圍大等優(yōu)點。

5 改進后成果固化與推廣

5.1 將本次改進活動成果標(biāo)準(zhǔn)化，繪制補充詳細(xì)的電路圖及程序控制圖，把設(shè)備改造內(nèi)容繪制成機械圖，并納入YJ27 電氣和機械圖冊。

5.2 組織操作人員與技術(shù)人員熟悉改進后ZJ17 卷煙機水松紙接頭檢測系統(tǒng)。

5.3 建立詳細(xì)的保養(yǎng)制度，定期清潔。

5.4 將本次的改進成果推廣到車間其他機組。

6 結(jié)論

此項目應(yīng)用效果顯著，遵循了設(shè)備技術(shù)改造的針對性、適用性、可靠性和經(jīng)濟性的原則，應(yīng)用價值高，具有重要的意義。綜上所述，此次改進活動完成了預(yù)期設(shè)定的所有功能，目標(biāo)完成，獲得成功。該項目的實施，取得了較好的應(yīng)用效果，改進后的ZJ17 卷煙機組水松紙接頭檢測的運用極大地提高了接頭檢測準(zhǔn)確率，有效減少煙支接頭誤剔的產(chǎn)生，大大提升了水松紙接頭檢測適應(yīng)生產(chǎn)變化的能力，保障了正常生產(chǎn)，同時也提升了我廠應(yīng)變市場千變?nèi)f化變化的能力。