林錦超

摘 要：本文通過對煙草行業(yè)包裝機膠位控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析，對膠位控制系統(tǒng)的進行新型設(shè)計，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)備中主要機型為GD包裝機，該機型膠位檢測傳感器設(shè)計為電容傳感器，是開關(guān)量輸出模式，機器在生產(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，反射能力較強等特點。對膠位控制系統(tǒng)的進行新型設(shè)計，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，安裝維修較方便，而且結(jié)構(gòu)方法都較簡單，經(jīng)濟效益顯著。膠位控制設(shè)計采用超聲波液位測量技術(shù)，運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

由于超聲波指向性強，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)計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到使用要求。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)備的電容傳感器進行測量物體間的距離。

在數(shù)據(jù)處理方面，本文設(shè)計采用PLC作為控制器（如圖1示，系統(tǒng)軟件設(shè)計的總框圖），針對超聲波傳感器的測量結(jié)果進行處理，用觸摸屏進行顯示和設(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)果可以實現(xiàn)供膠的閉環(huán)控制，隨機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)基本特點符合設(shè)計要求，能夠達到控制的精度和要求。

4 結(jié)語

包裝機新型膠位控制系統(tǒng)設(shè)計利用超聲波的技術(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的膠位控制精度，有效減少機器膠位控制系統(tǒng)的故障，有利于提高機器生產(chǎn)效率，是具有推廣價值的實用新技術(shù)。

參考文獻：

[1]李現(xiàn)明.超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，2010.11.