ZB25包裝機玻璃紙散包檢測裝置設計及應用

高 輝

（陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠 卷包車間，延安 716000）

ZB25包裝機玻璃紙散包檢測裝置設計及應用

高 輝

（陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠 卷包車間，延安 716000）

GDX1及GDX2包裝及其玻璃紙散包存在的質量問題較為普遍，為解決這一問題，對ZB25包裝機玻璃紙散包相應檢測裝置的設計與應用進行相關探討尤為必要。通過該裝置，可在GDX1及GDX2包裝機上對玻璃紙散包煙設置自動識別與剔除功能。本文主要對國內煙草行業包裝機械現狀、檢測裝置簡介、功能需求、硬件設計、軟件設計、應用效果及未來發展展望這七個個方面進行初步探討，以期為ZB25包裝機玻璃紙散包檢測裝置設計、應用的進一步優化與完善提供參考。

ZB25包裝機 玻璃紙散包 檢測裝置 設計及應用

設計專業可靠的玻璃紙散包檢測裝置極具使用價值與經濟效益。

1 國內煙草行業目前包裝機械整體情況概述

在我國，煙草行業包裝的機械應用種類非常多，質量也參差不齊，其中不乏準確可靠的裝置。在這些包裝機組中，≥600包/min的超高速機組很多都是從國外進口的，如意大利GD公司所產的H1000、W1000及S1000型，德國FOCKE公司產的F8，上述包裝機組均能達到1000包/min。而≤600包/min的高中速機組則主要有B1（產自德國的慕斯門公司），GDX1及GDX2（產自GD公司），FOCKE350（產自FOCKE公司），上述包裝機組均為進口類高中速機組。國產主流機型則是由上海煙機公司從意大利的GD公司引進的GDX1及GDX2，在吸收消化的基礎上生產的ZB25與ZB45兩款包裝機。近年來，上海煙機公司又從意大利公司引進了C600、XC、PACK-OW，并在對其進行吸收消化的基礎上制造了國產包裝機ZB47。目前，正對從德國的FOCKE公司引進的FC800包裝機加以消化吸收，以制造國產包裝機ZB48，其生產能力達800包/min。國產類包裝機中，軟盒ZB25與硬盒ZB45在國內卷煙廠中占據著主導地位[1]。

2 裝置簡介

ZB25包裝機由我國煙草總公司于20世紀90年代初從意大利的GD公司引進的全套技術，在對其相關操作技術加以吸收與消化后形成國產化卷煙包裝裝置。該裝置采用的是GD公司所開發的MICRO-Ⅱ電子控制系統，各系統間主要使用G.D LAN進行網絡通訊，相應的控制程序則使用GD公司開發的G.D語言設計。數字輸出板、數字輸入板、步進電機板、編碼器板等是控制硬件的主要組成部分，400包/min為該機器的額定速度[2]。

3 檢測裝置功能需求

檢測裝置根據生產相關要求應同時具備識別、移位及剔出這三大功能，其具體控制原理如圖1所示。

4 檢測裝置硬件設計

通過圖1檢測裝置控制原理可以發現，檢測裝置的硬件設計應包括控制器、同步器、剔出閥及散包檢測傳感器這四部分。

圖1 檢測裝置控制原理簡圖

4.1 控制器

根據控制原理圖，選擇西門子S7-200PLC為檢測裝置的控制器，該控制器的PLC具有極強的抗干擾能力與可靠性，且性價比相對其他控制器更高[3]。此外，該控制器指令更為豐富、指令功能更強、掌握難度較低、操作方便；其內置高速計數器4個，高速脈沖輸出2個，RS485的通訊口1個。其工作電源為220VAC；輸入點數與輸出點數分別為8.24與6.24VDC；以晶體管為其輸出形式；存儲容量達40964個字節且其執行速度為0.37us/指令。該控制器相關技術參數均符合或高于實際需求，因而能很好地滿足生產需求。

4.2 散包檢測傳感器

將KEYENCE公司生產的FS-V21G型光電開關作為該檢測裝置的傳感器。該公司設計產品專門針對移動速度極快的檢測目標，因而具有高度精確性及快速響應的特點。在傳感器處配置雙數字顯示監視器，可有效對靈敏度預置數值及當前數值進行實時觀察，且設置極為簡便。該傳感器工作電源為12～24VDC，其操作實際需求為24VDC；其檢測距離為90mm，操作實際需求則大于50mm；其輸出類型為NPN，與實際需求一致；其輸出狀態為DON或LON，實際需求為LON，滿足實際需求；反應時間為500s，符合實際要求不超過1250s的需求。

4.3 同步器

同步傳感器的主要功能是進行移位信號的采集，因而對其精度的要求相對于同步散包傳感器要略低[4]。我們選用的是BALLUFF公司生產的HL-S20型接近開關作為檢測裝置的同步器。該同步器工作電源為12～24VDC，操作實際需求為24VDC；其檢測距離為50mm，操作實際需求則大于30mm；其輸出類型為NPN，與實際需求一致；其輸出狀態為常開，與實際需求一致；反應時間為980s，符合實際要求不超過1250s的需求。

4.4 剔出閥

剔出閥主要用于剔出生產線上出現的缺陷煙包，因而對速度要求極高。針對這一生產需求，我們選用MAC公司生產的111B-5551BAAA型電磁閥作為檢測裝置的剔出閥。該剔出閥工作電源為24VDC，操作實際需求為24VD；壓力范圍為0～4bar，而實際需求則是大于或等于3bar，符合實際生產需求；其輸出狀態為常閉，與實際生產需求一致；其動作頻率為250Hz，符合實際生產需求的超過100Hz。

5 軟件設計

5.1 程序流程圖的設計

根據檢測裝置的控制原理，其控制流程圖具體設計詳見圖2。

圖2 檢測裝置程序流程圖

5.2 程序設計

根據圖2，專門小組成員運用西門子公司STEP 7-Mcro/ WIN這一軟件程序對檢測裝置進行程序設計。

5.3 質量監控系統設計

該檢測裝置質量監控系統采用的是西門子公司S7-200系列的CPU222型中的PLC為控制器。該控制器可靠性與性價比均極高，且具有極強的抗干擾能力，指令豐富且功能較為強大，操作人員易于掌握與操作。該控制器以STEP 7-Mcro/WIN32編程軟件進行編程，可同時為用戶提供程序設計、程序編輯及運行監控等多重功能。該軟件向用戶提供語句表、梯形圖及功能塊三類語言編輯器[5]，因而，用戶可通過PPI或PC電纜或MPI電纜實現PLC與計算機之間的網絡通訊。

5.4 系統工作原理

該監控系統通過從煙盒外的透明紙包裝機械上進行傳送鏈煙包檢測器信號采集，并使用第一個計數器對采集的信號予以累加，當信號累加值V1達到預置值8 000時（即該設備已累計生產8 000包煙），即進行脈沖信號輸出（主要用于對報警燈進行驅動）來提醒機臺人員對產品進行質量檢查[6-7]。在輸出脈沖信號后，監控系統將使用第二個計數器對采集的信號予以累加，同時對盒外透明紙包裝機上的手動剔出按鈕觸點狀態進行檢測，當第二計數器累加值V2達到800時（即脈沖信號再次發出已生產800包煙），監控系統檢測到包裝機上手動剔出按鈕觸點閉合，則需執行手動剔出動作，N1清零，脈沖信號停止輸出。若第二計數器累加值N2已達到800后，監控系統仍未檢測出手動剔出按鈕觸點處于閉合狀態（即尚未手動執行剔出動作），那么系統盒外的透明紙包裝機上停機按鈕則會發出停機指令，同時，第二計數器累加值V2清零。當設備再次啟動后，包裝機第二計數器開始重新計數，若累加值V2在達到800之前監控系統仍未檢測出包裝機上手動剔出按鈕觸點閉合，則需再次停機，并重復該動作，直到執行手動剔出動作。

6 應用效果

ZB25檢測裝置在陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠投入使用后，能對玻璃紙散包進行準確識別，穩定性高且效果明顯，極大降低了玻璃紙出現缺陷的產品流向市場，進而有效提高了陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠產品的市場信譽及經濟效益。目前，該檢測裝置已廣泛應用于陜西中煙工業有限責任公司延安卷煙廠所有GDX1及GDX2包裝機上。

7 煙草包裝機未來的挑戰以及對煙草包裝機以后的愿望

第一，卷煙包裝裝置變革的前提是包裝質量更高，只有質量提高，才能更好地適應需求；第二，在包裝速度方面更快，這是卷煙包裝裝置的一大追求目標；第三，靈活性更高，這樣能在零件更換數量減少的前提下對不同規格、不同數量、不同材料、不同軟硬度煙盒、不同形式煙盒的煙支進行高質量包裝，以更好地適應千變萬化的市場需要；第四，可靠性與穩定性更優，可靠性與穩定性的有效提升主要與合理的設計、零部件加工的精度、選用的材料及包裝機的裝配質量等有密切關系；第五，在維修方面更為方便，這也是所有先進包裝裝置極其注重的方面；第六，運用多門學科的相關研究方法和手段，如人體測量學、心理學、生理學及生物學，對人體的心理、結構、功能及力學等方面問題進行研究，從而使設計裝置、儀器及控制裝備能發揮最大作用；第七，運用網絡技術，在系統方面把包裝設備與生產指揮系統相互連接起來，在硬件和軟件調試期間，可進行遠距離服務及遠距離監控等，零件供應商可以更便捷地進行在線咨詢聯絡；第八，在原輔材料供應方面更為集中，數字工廠及虛擬制造均是煙草包裝設備未來的發展趨勢。

[1]宋慧欣.煙草包裝機械自動化新發展[J].自動化博覽，2014，（8）：42.

[2]馮展坤.運用PLC對ZB25型卷煙包裝機組條包缺包檢測系統升級[J].科技創新與運用，2014，（23）：48.

[3]祝榮壯.基于S7-200 PLC的ZB25包裝機質量監控系統設計與應用[J].包裝與食品機械，2008，（2）：34-35.

[4]祝榮壯，關堂新.ZB25包裝機玻璃紙散包檢測裝置設計及應用[J].包裝與食品機械，2008，（5）：21-23.

[5]陳超明.ZB25包裝機組電控系統改進[J].海峽科學，2011，（3）：26.

[6]譙紅偉，張劉軍，霍開玲.ZB25卷煙包裝機小盒透明紙使用規格的研究[J].科技傳播，2012，（5）：103.

[7]楊月鋒，黨輝.ZB25煙包流水線自動添加裝置的研制[J].裝備制造技術，2012，（4）：170.

The Design and Application of ZB25 Packaging Machine for Measuring the Glass Paper Bag

GAO Hui

(Shanxi Tobacco Industry Li mited Li ability Company of Ya nan Cigarette Factory Packaging Workshop, Yanan 716000)

The quality of GDX1 and GDX2 packaging and its glas s paper is more common. In order to s olve this problem, it is neces sary to dis cuss the des ign and application of the Z B25 packaging machine for glass paper. Through the device, the automatic identification and elimination function of the GDX1 and GDX2 packaging machine can be s et up on the paper. In this paper, the paper mainly discusses the design and development of the seven aspects of the domestic tobacco industry, such as the present situation of packaging machinery, the introduction of the detection device, the functional requirements, t he hardware design, the software design, the application effect and the future development.

ZB25 packaging machine,glass paper powder,inspection device, design and Application