卷煙包裝機上利用PLC對缺包檢測的改造

何良勝

[摘要]針對韶關卷煙廠GD包裝機使用的條包缺包檢測（CT入口處煙包堆疊檢測，GD包裝機原機的5個電容式傳感器）產生漏撿和誤檢的原因進行了分析，介紹了光電式缺包檢測器的工作原理和特點，光電式條包缺包檢測器包括、缺包同步檢測、在線元件自檢測，檢測信號經PLC處理輸出剔除缺包煙條信號。缺包檢測單元由一組帶放大器的光導纖維傳感器組成，安裝于CT條盒包裝機的推煙處毛刷對壓板板上，對相應的小包香煙組進行到位檢測，如果其中任何一組小包香煙發生空缺，傳感器發出缺包信號，通過PLC處理后輸出信號，在機器剔除口處將缺包煙條剔除。

[中圖分類號]TB486 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0196-01

GD包裝機在包裝過程中產生缺包的主要原因包括cH小包透明紙包裝機在剔煙時cH小包補充料斗補煙不到位，以及操作工在生產過程中排故拿走煙包后沒有及時補回或者補煙不足。GD包裝機組原機在CT剔除口前裝有五只電容式檢測傳感器，但隨著近年來金屬薄膜在條盒包裝紙上的應用，即使條煙出現缺包，也因金屬膜的屏蔽而檢測不出來。為了防止條包缺包，目前各個煙廠在GD包裝機組上主要增設了以下幾種不同的缺包檢測：（1）稱重型G包裝機缺包檢測，（2）CT入口處煙包堆疊檢測（3）CT推煙處毛刷對壓板電感式煙包堆疊檢測。

我廠目前使用了的CT入口處煙包堆疊檢測，在使用中時有出現操作人員在排除故障時拿走毛刷對壓板下的煙包后忘記補回煙包或者補少煙包，使安裝在前面CT條盒入口處的缺包檢測器無法對缺包進行檢測，造成有缺包條煙在后續的工序中被發現，甚至流入到市場的現象。為此，根據我廠的實際情況，在對CT入口處煙包堆疊檢測的實際使用的效果進行分析后，參考其它有關小包缺包檢測的文獻后，決定對小包缺包檢測的安裝位置和檢測方式進行改進，即在CT條盒包裝機的毛刷壓板上安裝五個光電傳感器，以檢測五垛雙煙包是否缺包。缺包煙條經過PLC處理后，輸出剔除信號，在原機的條包剔除口處剔出缺包的煙條。

一、現有條盒缺包檢測誤檢和漏檢的原因分析

1、CT原有的缺包檢測3S486

GD包裝機組原來在CT剔除口前裝有代號為3S486五只電容式檢測傳感器，該檢測器屬于一種具有開關量輸出的位置傳感器，它的測量頭構成電容器的一個極板，而另一個極板是物體的本身，當物體移向接近開關時，物體和接近開關的介電常數發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通和關斷。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對金屬物體可以獲得最大的動作距離，對缺包的檢測則是通過檢測傳感器和小包的鋁箔紙之間的介電常數來實現。但隨著近年來金屬薄膜在條盒包裝紙上的應用，即使條煙出現缺包，也會因為金屬膜的屏蔽而檢測不出來。

2、CT入口處煙包堆疊檢測

該檢測器根據GD包裝機盒煙包裝成條煙的特點：即小包撥煙裝置每動作一次，將堆疊的兩包煙撥入條盒內，當小包撥煙裝置動作5次后，條包推煙裝置動作一次的工作原理，在小包撥煙裝置動作一次就對一組雙包煙進行一次檢測。當光電傳感器檢測到CH小包補充料斗出口雙包煙組有缺包時，就將檢測到的缺包條煙信號輸入到信號處理器，經過一定步數的移位后輸出一個剔除信號，在CT的剔除口將壞煙剔除。但是在實際的使用過程中，操作人員在排除故障時拿走CT條包機里毛刷對壓板下的煙包后往往忘記補回煙包或者補少煙包，使安裝在前面CT條盒入口處的缺包檢測器無法對缺包進行檢測。

二、毛刷壓板上新增光電式缺包檢測器基本工作原理

該光電式缺包檢測包檢測器包括缺包同步檢測、在線元件自檢、PLC控制輸出剔除信號和報警信號。

1、缺包同步檢測：利用五只帶放大器的反射式光導纖維（381、382、3B3、3B4、385），光纖檢測頭分別安裝在cT條盒成形機的入口毛刷壓板板上，分別檢測五垛雙包煙組是否缺包。當五垛雙包煙組完全到位推煙處的毛刷壓板板，推煙塊把五垛雙包煙組推進20mm時，同步檢測傳感器3S1處在凸輪的檢測位置上，即相位在757時，同步檢測傳感器輸出高電平，與五只光電檢測傳感器同步檢測煙條是否存在缺包，當某垛雙包煙組出現缺包時，相對應的光電檢測傳感輸出低電平信號送到PLC進行處理，輸出缺包信號。為確保不出現錯檢和漏檢，光電檢測傳感器檢測脈沖寬度比同步檢測傳感器脈沖寬，即光電檢測脈寬包含同步檢測脈寬。

2、在線元件自檢測：由于不同的產品存在裝璜、圖案、顏色的差異，在生產過程中更換了牌號，而沒有及時調整五只光電檢測的靈敏度，五只光電檢測可能出現高電平或低電平的長輸出，出現缺包煙條的漏檢或錯檢，因此對檢測缺包元件進行狀態自檢；當某個傳感器狀態出錯或損壞，出錯信號紐PLC控制，使蜂鳴器發出報警聲及紅燈閃爍。操作員停止機器運行，對元件調試或更換。

3、PLC控制輸出剔除信號和報警信號：該光電缺包檢測傳感器采用了三菱的可編程控制器Fx2n-16MR-001型PLC，它有八個輸入點，八個輸出點，能夠滿足條包缺包檢測的存儲移位，輸出剔除信號的要求。PLC工作過程：當PLC接收到缺包信號，PLC進行邏輯運算處理輸出缺包信號Y0，移位傳感器3S2在凸輪位，相位205？時輸出高電平到PLC輸入點X6，運用PLC的移位指令，經五步移位，缺包信號到達CT條盒紙包裝機的原缺包檢測3S486位置，把缺包信號并接在3S486的信號處理板3A486的輸出端X109（19）上，此時在相位225。時，處理板3A486無高電平輸出，輸入板N9的19腳無高電平輸入，再經一個移位，輸出板N13的29腳在相位1607時輸出高電平使電磁閥3Y911得電，活動板打開，缺包煙條掉落，在相位2607時3Y911失電，活動板關上，剔除完成。GD卷煙包裝組利用MICROII系統控制機器，機器上采用了不同的檢測元件，其中有帶自診斷電感式和電容式接近開關，是因為它在通電狀態下，對應高底電平輸出具有特殊的波形，供輸入板上的插件15AD02A識別元件本身的好壞。原機器上的電容式缺包檢測3S486有自診斷功能，當缺包低電平信號Y0接到3A486時，引起機器顯示3S486出錯，機器停止運行，所以利用PLC的輸出點Y2接入一個zZD自診斷信號并接在3A486上，維持機器運轉自診脈沖。在檢測缺包過程中，PLC還對檢測元件進行自檢；當CH透明紙小包機起動，運行接觸3Kll吸合，利用3K11的輔助觸點把運行信號（高電平）送到PLC輸入點X7，開始對在線檢測元件進行自檢，當某個傳感器狀態出錯或損壞，出錯信號經PLC處理，使蜂鳴器發出報警聲及紅燈閃爍。機車最高運轉速度為400包/分鐘，生產一條煙為一周期，約1.5秒；慢速200包/分鐘，約3秒一周期；PLC設置T0在6秒內，缺包檢測元件未發生脈沖輸出狀態變化，PLC輸出報警信號Y1。

三、改造后使用注意事項和效果

但在使用過程要注意下面兩點：

1、定期檢查五只缺包光電檢測傳感器工作是否正常，清潔光纖傳感頭表面，防止其表面沉積油污和粉塵導致放大器上的指示燈不亮，造成誤檢將好的條煙剔出來。

2、目前，有些卷煙的包裝材料采用深顏色外觀圖案，如我廠的“至尊紅玫王”就采用深藍色包裝，由于深顏色包裝材料對光的反射要比淺色包裝材料弱。卷煙轉牌號在生產過程中時有發生，要及時對光電檢測傳感器的靈敏度進行相應的調整，以保證傳感器的檢測的準確性。

3、改進后的PLC控制缺包光電檢測系統具有性能穩定，后期維護簡單、方便，對缺包的條煙檢測的準確率高的特點。在我廠的八臺GD-X2硬盒包裝機組上使用一年多來，效果良好，因生產過程造成的缺包而收到消費者市場投訴率大幅下降。因此，改進后的PLC控制缺包光電檢測系統可以很好地解決缺包問題，是原有缺包檢測器有效的補充方式和替代產品。

參考文獻

[1]GT入口處煙包堆疊檢測使用說明書[南京新特吉電子有限公司]

[2]三菱微型可編程控制器使用手冊

[3]DG包裝機電器控制電路圖冊