國產卷煙機水松紙原紙接頭剔除功能改造

俞 陶

（安徽中煙工業有限責任公司蕪湖卷煙廠 安徽蕪湖）

許昌煙機廠20世紀90年代，引進英國MOLINS公司PASSIM卷煙機成套技術，研發出國產高速PASSIM卷煙機，設計生產速度為8000支/分。全機采用多個西門子S7-300控制，實現了模塊化設計。該機分為卷制和接裝兩大部分，卷制部分實現了將煙絲卷制成長煙條并切割為雙倍長煙條后再提供給接裝機；接裝部分實現了用水松紙將煙條與濾嘴粘連，具有生產成品煙支、檢測、剔除不合格煙支等功能。

一、存在問題

水松紙是粘連煙條與濾嘴的專用紙。水松紙生產廠家一般將其卷成盤狀，長度約為2600 m。水松紙原紙接頭由于長度較長，生產廠家在生產時難免需多張紙條進行粘連，以達到水松紙要求長度，在粘連過程中，多采用黑膠布進行粘連，以便檢查和機器檢測剔除。工廠引進的國產PASSIM卷煙機沒有水松紙原紙接頭（黑膠布接頭）檢測裝置，因此在日常生產過程中，主要依靠操作工通過觀察在機器出口處連接線（連接卷煙機和包裝機的設備）將黑膠布煙支找出。由于生產速度很快，僅靠人工分揀不僅增加了操作工的勞動強度，而且也無法剔出干凈，總有大量的帶黑膠布的煙支流入下道工序，而進入成品煙。如表1所示（接頭數指該班水松紙總原紙接頭數量，流入數指操作工沒有從連接線上找出即流入下道工序數量）。

表1 水松紙原紙接頭及流入成品煙統計

通過表1可以看出，該型號卷煙機在每個班都有大量的帶黑膠布的水松紙包裹煙支流入下道工序進入成品，造成質量隱患，損害消費者利益和企業形象。

二、系統設計原理及方案

水松紙在該卷煙機上，由離合器控制送紙輥進行拖拽，再經過膠前加熱器、膠輥、膠后加熱器到達切紙輪，切紙輪負壓吸風進行2次拖拽并切割成小紙片，送至后續的搓板、搓接鼓等，將煙條與濾嘴進行搓接粘連、切割、檢測、剔除等。其工藝流程如圖1所示。

圖1 水松送紙工藝圖流程

因此，為了保證檢測的準確性和穩定性，增設的水松紙原紙接頭檢測必須在水松紙傳送路徑上完成。該檢測系統工作原理是，在機器正常運行中，由檢測器在水松紙傳輸路徑上完成（見圖1），檢測是否有水松紙原紙接頭，如果有，PLC開始對該信號進行同步移位，直到指定剔除點進行剔除。具體工作流程如圖2所示。

該裝置主要包括3個部分：檢測部分、控制部分和剔除部分。檢測部分主要功能有：檢測水松紙原紙接頭（主要是黑膠布檢測），機器同步信號檢測，機器運行狀態檢測；控制部分主要是將檢測到的黑膠布信號鎖存，通過機器同步信號進行移位，等待該紙片所包煙支到達剔除點時發出剔除信號到剔除閥；剔除部分是收到控制部分所發出的剔除信號后，剔除相應的煙支。如圖3所示。

圖2 水松紙原紙接頭檢測剔除裝置工作圖

1.檢測部分設計

檢測部分包括多個檢測對象，如機器運行狀態檢測、水松紙原紙接頭檢測、機器同步信號檢測。機器運行狀態直接從主機PLC上獲取該信號，不僅可節省1個檢測器，而且信號可靠、穩定。水松紙原紙接頭檢測。在水松紙輸送路徑上加裝1只用于檢測水松紙原紙接頭（黑膠布接頭）傳感器B，該傳感器能夠在檢測到水松紙原紙接頭時發出信號給控制器（PLC）上。

圖3 系統設計圖

為能準確檢測出水松紙接頭，采用光電檢測開關，因該檢測器不僅體積小便于安裝，而且抗干擾性強，能準確識別水松紙原紙接頭。對于檢測點的選取主要考慮安裝方便和在檢測點處，水松紙運行穩定、無抖動，不影響檢測器檢測效果，因此選擇在水松紙壓紙輥處。機器同步信號檢測。在PA（接裝機）上取同步信號T2（T2是對應每個雙長煙支一個脈沖的同步信號）到控制器上。

因為在機器運行過程中，水松紙是連續傳輸，無法在檢測到紙接頭后立即剔除，因此只能將該信號鎖存后，同步移位至指定剔除點處剔除。所以，同步信號的準確性對于該系統的剔除功能有著至關重要的作用。通過對比和分析多種檢測器，選擇了電感式傳感器，因為其不僅體積適中便于安裝，而且對PA后身齒輪箱內檢測機器同步點十分準確，抗干擾能力強，價格低和電路簡單。對于同步檢測點的選取，選擇在PA齒輪箱內，便于檢測器工作穩定和不易誤檢。

2.控制部分設計

控制部分主要指該系統的PLC，負責對機器運行狀態的判斷，水松紙原紙接頭信號的鎖存，機器同步信號移位到達所需的步數后，發出剔除信號。

（1）控制原理。PLC控制器在采集到水松紙原紙接頭信號和同步信號T2時，利用PLC編程，使原紙接頭信號傳送到雙長支剔除點時輸出Q使高速剔除電磁閥動作，剔除該煙支。

（2）PLC選擇。由于系統是在高速機組上運用，運行速度為8000支/分，因此對PLC處理速度應有一定要求。因所需的輸入輸出點不多，再結合價格和設計使用習慣等因素，所以選擇了三菱FX1S-14MR，不僅體積較小便于安裝，而且處理信號速度較快，輸入輸出點數量適中，輸入輸出電路簡單，可使用手持式編程器（編輯程序方便）。

3.剔除部分與電路設計

為了提高剔除效率，以及剔除的正確與可靠性，攻關小組將該系統剔除信號直接輸入到PASSIM主PLC上，由原機PLC在高速剔除閥處剔除，既簡化了檢測剔除裝置的電路設計，又提高了系統的可靠性和穩定性，見圖4。

圖4 水松紙原紙接頭檢測剔除系統電路圖

表2 FX1S-14MR技術數據

三、FX1S-14MR特性及程序設計

三菱FX系列是三菱PLC小型系列PLC，主要分FX3G、FX3U、FX2N、FX1N、FX1S等系列。其中FX1S系列作為小型PLC，適于極小規模控制的系統，功能多、性能完整，具有擴展性等。FX1S-14MR具體參數見表2。

PLC程序設計：

四、結束語

在對3#PASSIM加裝水松紙原紙接頭檢測剔除裝置后，經長時間跟蹤觀察統計，檢測裝置性能穩定可靠，該機水松紙原紙接頭檢測剔除率達100%，所有接頭煙支均能剔除，大幅度提升產品質量。現已有多臺國產PASSIM機安裝了該系統，效果較好。

（注：水松紙是用于包裹在卷煙煙支過濾嘴外面的，把濾棒粘接到煙條末端的紙，常為軟木色或不透明的白色）。