陳天麗，桂 圓，林云飛

（湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠，湖北武漢 430040）

0 引言

意大利GD 公司生產(chǎn)的軟硬盒包裝機(jī)組，包裝速度為400包/min，目前在國(guó)內(nèi)煙草企業(yè)中應(yīng)用廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，該機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)條包透明紙包裝偏移、缺失等質(zhì)量問(wèn)題。GD 包裝機(jī)組的條包透明機(jī)CV 部分，原設(shè)計(jì)中沒(méi)有透明紙包裝質(zhì)量檢測(cè)裝置[1]，透明紙?jiān)诎鼰煱^(guò)程中，若出現(xiàn)散包或爛包現(xiàn)象，不合格條包就會(huì)流入成品中或者堵塞在條煙輸送線上，從而影響卷煙品牌形象和生產(chǎn)運(yùn)行。目前煙草行業(yè)通常采用視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)透明紙偏移、缺失煙，由于視覺(jué)檢測(cè)透明紙受光線影響較大，同時(shí)受條盒顏色影響，因此誤剔率和漏剔率較高，檢測(cè)效果不理想[2]。另外，受到包裝機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊限制，一些煙廠條外觀視覺(jué)檢測(cè)裝置安裝在裝封箱設(shè)備前，包裝機(jī)生產(chǎn)的大透明質(zhì)量缺陷條包會(huì)導(dǎo)致條煙輸送線堵塞，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，影響生產(chǎn)運(yùn)行。因此，通過(guò)分析條包透明紙包裝成型的工藝流程，采用中央控制器PLC、光電傳感器、繼電器等設(shè)計(jì)一種CV 條包透明紙檢測(cè)系統(tǒng)，解決條包透明偏移、缺失問(wèn)題。

1 問(wèn)題分析

GD 本機(jī)沒(méi)有條包大透明偏移檢測(cè)裝置，由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)有很多不穩(wěn)定因素，經(jīng)常會(huì)有大透明缺陷條煙的出現(xiàn)，造成條煙上提升機(jī)后引起條煙輸送線堵塞或缺陷條煙直接流入市場(chǎng)，影響生產(chǎn)運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)現(xiàn)有設(shè)備條包質(zhì)量檢測(cè)不足和要求，條包大透明偏移檢測(cè)裝置要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)，保證缺陷檢測(cè)的可靠性和缺陷條包剔除的準(zhǔn)確性。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CV 條包透明紙檢測(cè)系統(tǒng)主要由檢測(cè)器、PLC 及原機(jī)的剔煙裝置組成。檢測(cè)器主要檢測(cè)條包到位、條包大透明紙折角、缺陷條包移位的位置，當(dāng)檢測(cè)到透明紙折角位置不正確時(shí)，將信號(hào)傳送給PLC[1]，由PLC 控制移位步數(shù)后控制原機(jī)剔除閥剔煙，從而對(duì)透明紙的偏移、缺失缺陷和剔除整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

2.1 檢測(cè)器

該系統(tǒng)選用美國(guó)Banner 公司PBCT46U 光纖及DF10UPFPG 光纖放大器檢測(cè)透明紙的有無(wú)、偏移。在GD 包裝機(jī)輔機(jī)CV 條包第一提升通道到第二提升通道中間位置，安裝條透明偏移檢測(cè)器盒體，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。在CV 第一提升通道安裝反射式同步光纖，觸發(fā)條透偏移檢測(cè)光纖工作。為了檢測(cè)第一提升通道條煙是否往第二提升通道提升，在檢測(cè)器盒中間安裝一個(gè)條包到位反射式光纖檢測(cè)條包是否到位，以檢測(cè)器盒體中點(diǎn)為基準(zhǔn)左右等距離平行安裝2 個(gè)反射式光纖，判斷透明紙的折角位置是否正確，2 個(gè)反射光纖距離可調(diào)動(dòng)，常規(guī)硬包大透明定長(zhǎng)切割寬度為350 mm，暫設(shè)置為340 mm。2 個(gè)光纖中任何一個(gè)未檢測(cè)到透明紙折角時(shí)，判定透明紙偏移、缺失，PLC 中央處理器接收到信號(hào)后將該煙包剔除。檢測(cè)器盒體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

2.2 電路設(shè)計(jì)

圖1 檢測(cè)器盒體結(jié)構(gòu)示意

圖2 檢測(cè)系統(tǒng)電路

選用西門(mén)子S7-200 CN PLC 作為中央處理器。PLC 通過(guò)450 號(hào)線（24 V 正），451 號(hào)線（24 V 負(fù)）供電，7 芯電纜將輸入點(diǎn)和剔除繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)連接到電柜3X500 插頭內(nèi)。PLC S7-200 CN 設(shè)計(jì)5 個(gè)輸入信號(hào)和1 個(gè)輸出信號(hào)，電路連接如圖2 所示。I0.0 為檢測(cè)器盒體內(nèi)條包到位反射式檢測(cè)光纖信號(hào)，I0.1、I0.2 為大透明左右兩邊折角有無(wú)反射式檢測(cè)光纖信號(hào)，I1.0 為CV 第一提升通道同步檢測(cè)光纖信號(hào)，I1.1 為條包剔除口移位反射式檢測(cè)光纖信號(hào)。其中I0.0 接到3X500 的A1 腳，I0.1 接到3X500 的A2 腳，I0.2 接到3X500 的A3 腳，I1.0 接到3X500 的A4 腳，I1.1 接到3X500 的A5 腳。PLC 的Q0.0 輸出點(diǎn)接剔除繼電器的A1 腳，A2 腳接451 號(hào)線（24 V 負(fù)），剔除繼電器一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)接到3X500 的A6、A7 腳。剔除電磁閥采用原CV 剔除口的電磁閥，PLC 的剔除信號(hào)傳遞給原機(jī)器上的剔除按鈕，由原機(jī)的控制器控制電磁閥剔除不合格條煙。

2.3 程序設(shè)計(jì)

條煙到達(dá)檢測(cè)器盒體正下方時(shí)，第一提升通道上同步檢測(cè)會(huì)觸發(fā)一次，同步檢測(cè)給檢測(cè)盒一個(gè)使能信號(hào)，盒體內(nèi)條包到位光纖檢測(cè)條包到位，左右兩邊的光纖檢測(cè)大透明折角。在檢測(cè)到條包到位的條件下，正常包裝的條包，大透明在CV 第一提升通道到第二提升通道中間折角完整，可被光纖100%檢測(cè)到的，左右兩側(cè)光纖有任意一個(gè)或兩個(gè)同時(shí)沒(méi)有檢測(cè)到折角，判定大透明發(fā)生了偏移或缺失。檢測(cè)出大透明缺陷條包后，PLC 控制CV條包出口光纖開(kāi)始計(jì)數(shù)。條透明偏移檢測(cè)點(diǎn)到剔除點(diǎn)的移位步數(shù)為固定步伐，當(dāng)程序判斷缺陷條包到達(dá)剔除口時(shí)，PLC Q0.0輸出接通控制剔除繼電器，繼電器得電后常開(kāi)觸點(diǎn)閉合給CV本機(jī)剔除口信號(hào)，利用原機(jī)剔除閥，準(zhǔn)確剔除缺陷條包。

3 應(yīng)用效果

材料：黃鶴樓硬金砂產(chǎn)品（由湖北煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠提供），大透明定長(zhǎng)切割長(zhǎng)度為350 mm。

設(shè)備：ZB45 包裝機(jī)組（上海煙機(jī)有限責(zé)任公司）。

環(huán)境：在車(chē)速慢速運(yùn)行380 包/min 穩(wěn)定運(yùn)行30 min 情況下，再進(jìn)行試驗(yàn)。

方法：人為每隔2 min 制造4 條包透明紙缺失條煙產(chǎn)生。人為調(diào)試使得以檢測(cè)器盒體中點(diǎn)為基準(zhǔn)左右等距離平行安裝2個(gè)反射式光纖距離為340 mm 時(shí)，每隔2 min 制造4 條包透明紙偏移（大透明分別向左、向右邊偏移5 mm 條煙各2 條）條煙產(chǎn)生。人為調(diào)試使得以檢測(cè)器盒體中點(diǎn)為基準(zhǔn)左右等距離平行安裝2 個(gè)反射式光纖距離為346 mm 時(shí)，每隔2 min 制造4條包透明紙偏移（大透明分別向左、向右邊偏移2 mm 條煙各2條）條煙產(chǎn)生，檢查CV 出口接煙盒缺陷煙條數(shù)。條透明缺陷識(shí)別結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1 可見(jiàn)，該檢測(cè)裝置能夠準(zhǔn)確地對(duì)所有條包透明紙缺失和偏移進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別。在測(cè)試缺陷收集盒中，有4 條無(wú)透明紙缺陷條煙和8 條透明紙偏移缺陷條煙，檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)一種GD 包裝機(jī)條包透明紙缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用效果表明，GD 包裝機(jī)安裝條包透明紙偏移檢測(cè)系統(tǒng)后，條包透明紙散缺失和偏移的不合格條煙剔除率為100%，條煙輸送線上因條包散開(kāi)造成堵塞導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)事故次數(shù)為0，檢測(cè)裝置應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果表明，解決了GD 條包透明紙質(zhì)量缺陷檢測(cè)問(wèn)題，減少條煙輸送線堵塞問(wèn)題。

表1 條透明缺陷識(shí)別結(jié)果