超聲波檢測在ZB47高速包裝機上的應用及推廣

吉　翔（陜西中煙有限責任公司寶雞卷煙廠卷包車間，陜西寶雞　721000）

超聲波檢測在ZB47高速包裝機上的應用及推廣

吉翔
（陜西中煙有限責任公司寶雞卷煙廠卷包車間，陜西寶雞721000）

本文對卷煙廠ZB47高速包裝機的膠缸液面檢測方式---基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)，即利用超聲波傳感器對膠缸液面高度進行檢測。通過與GD包裝機老式檢測即利用電容傳感器對膠缸液面進行測量的各個方面的對比，論證了利用超聲波傳感器檢測的優(yōu)越性。通過對采集的數(shù)據(jù)進行深入處理，采用閉環(huán)控制大大增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后對該設備的現(xiàn)場應用，所取得了良好的反饋，充分證明了超聲波傳感器在卷煙廠GD包裝機上膠缸液面檢測的應用的可行性。

ZB47高速包裝機GD包裝機超聲波檢測膠液液面測量系統(tǒng)超聲波傳感器

1　膠缸液面檢測方式對比

我廠包裝設備中有兩種主要機型，一種為在國內市場占有率較高的GD包裝機，生產能力400包/小時。另一種是新型高速機ZB47生產能力500包/小時。在卷煙生產過程中膠缸液面檢測一直是困擾生產效率提高的環(huán)節(jié)。GD包裝機液面檢測傳感器是電容傳感器開關量輸出。在生產過程中有時會出現(xiàn)誤動作，嚴重影響產品質量和生產效率。而在ZB47高速機上膠缸液面檢測采用的是基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)。

圖1

圖2

該測量系統(tǒng)中超聲波傳感器的原理：超聲波可在不同介質中以不同的速度傳播，由于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，超聲波傳感器可廣泛應用于非接觸式檢測法，不受光線，被測物顏色等的影響，它不僅能夠定點和連續(xù)測液位。與其他測位技術相比較，它不需要特別防護，安裝維修較方便，而且結構方法都較簡單，價格低廉。在超聲波液位測量技術中，應用最廣泛是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，從而確定液位高度。

該測量系統(tǒng)無論在穩(wěn)定性還是在準確性上都優(yōu)于GD包裝機上采用的方式。值得在GD包裝機上推廣。

2　基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)

2.1膠液液面檢測的重要性

大多數(shù)的卷煙機的膠缸一般是給小包包裝處和大條成型處進行供膠，如果在生產過程中，膠缸檢測出現(xiàn)誤動作，導致膠缸不供膠或者不停供，維修起來不僅會大大降低卷煙廠的生產效率，而且還會產生大量的廢煙，增加卷煙廠的能耗。

2.2GD包裝機超聲波的膠缸液面方案的設計

由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，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，結合ZB47上的應用，選擇超聲波傳感器代替原設備的電容傳感器進行測量物體間的距離。 超聲波傳感器的輸出信號是0—10V，信號需要數(shù)據(jù)處理，顯示和設定。綜合各方面因素，采用PLC作為控制器，針對超聲波傳感器的測量結果進行處理，用觸摸屏進行顯示和設定。如圖1所示，系統(tǒng)軟件設計的總框圖。

2.3基于超聲波的膠缸液面測量的控制

GD包裝機膠缸液面測量系統(tǒng)主要完成顯示液面高度、設定報警區(qū)間和注膠時間功能。區(qū)間設定時根據(jù)實際情況設定，保證涂膠量能符合生產工藝要求。根據(jù)液面高度和注膠高度的比較來判斷是否注膠。根據(jù)液面高度情況還可以判斷元氣件是否損壞等功能。并且能針對超聲波傳感器的測量結果進行如下處理：

（1）實現(xiàn)供膠的閉環(huán)控制，并隨車速的變化隨時增加和減少供膠量；

（2）設定高低位報警功能；

（3）以數(shù)字的形式顯示測量距離。（圖2）

3　系統(tǒng)運行結果

目前原理樣機已實現(xiàn)，并滿足了所提出的性能指標要求，且經過安裝調試投入運行后，運行穩(wěn)定，計量準確，提高了生產效率和機臺的有效作業(yè)率。為煙廠做出了貢獻，受到了煙廠員工的一致好評。

4　結語

利用超聲波檢測膠缸液面，設計比較方便，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。值得在所有GD包裝機上推廣。