一種水松紙接頭檢測剔除系統的研制與應用

李志強 鄭 珂 丁 力

（河南中煙工業有限責任公司 安陽卷煙廠，河南 安陽 455000）

近年來在煙支品質及質量方面中煙公司不斷提出深化改革，多種牌號煙支更是選用了高檔的、特殊的水松紙材料，這些新型水松紙材料大都存在不透光鍍層，YJ1727卷接機組的水松紙接頭檢測裝置采用的是常規的光電傳感器，靠的是檢測紙張透過光度判別接頭的存在，新型不透光材料的應用使得原機檢測失效，生產中產生很多各種各樣的內部接頭及拼接接頭，這些接頭如果不能及時剔除，將會隨著卷煙過程被卷入煙支中，造成問題煙支，因而嚴重的影響產品的 質量。

1 研究目標

近年來面對市場需求許多高檔香煙、細支香煙采用了帶有金屬元素圖層的高檔水松紙，此類水松紙對于光線的阻隔是100%的，完全顛覆了以往的檢測原理，新型不透光材料的應用使得原機檢測失效，生產中產生很多各種各樣的內部接頭及拼接接頭。因此，需要研究一套可以檢測所有水松紙材料的檢測剔除系統。

2 技術要求

1）水松紙接頭檢測不只限于檢測新型不透光材料，必須能適應所有材料。

2）必須有檢出紙張生產時粘接的內部接頭，且不受粘接材料的限制。

3）接頭檢出后煙支的剔除盡量減少對合格煙支的浪費，單次剔除煙支數量不得大于10支。

4）接頭的正確剔除率應保持在99%以上。

5）設置人機界面，剔除煙支的數量可以按需調整。

6）接頭數量及剔除煙支的數量等數據應實時保存，方便檢驗 查詢。

3 工作原理

采用超聲波發射機，通過對接收聲波信號的強弱來檢測出水松紙接頭，當有接頭通過叉型檢測器時，超聲波檢測器就檢測到接頭信號并傳送到系統功能處理模塊PLC,PLC接收接頭信號的同時，還接收經過隔離模塊處理的卷煙機的同步脈沖等信號，并把這些信號在其內部通過編程實現邊沿觸發、脈沖捕捉、高速計數中斷、移位寄存、計數器計數、中斷、脈沖調制、條件置位復位等需求，并通過RS-485接口與前端監控觸摸屏進行數據交換，用觸摸顯示屏動態顯示接頭信號，剔除動作，同時觸摸屏設定好剔除接頭需要的延時時間，剔除煙支的數量以及有關的技術數據等實時傳送給PLC進行處理，實現友好的人機交流。最后，PLC把程序處理的結果通過輸出接口傳送到卷煙機的剔除裝置，從而剔除包含有內部接頭的不合格產品。

4 實施流程

系統主要有前端監控觸摸屏、系統功能處理可編程模塊、智能信號采集模塊及接頭煙剔除裝置等組成。

圖1 水松紙接頭超聲波檢測剔除系統構成

4.1 前端監控觸摸屏

前端監控通過HMI觸摸屏來進行人機對話，通過計算機對觸摸屏的編程，實現用觸摸屏界面完成對水松紙內部接頭的檢出顯示。

4.2 系統功能處理模塊

系統功能處理模塊選用西門子S7-200可編程控制CPU模塊（PLC），它接收智能信號采集模塊傳送的內部接頭信號，經隔離模塊捕捉、脈寬整形的卷煙機高速同步信號，通過CPU內部程序編輯對信號處理、時間延時、參數設定、并與前端監控觸摸屏的信息交換，最后輸出準確的處理結果來控制外部剔除裝置剔除含有接頭的不合格卷煙產品。

4.3 隔離模塊

信號采集隔離模塊采用功能強大的隔離放大器，通過高靈敏度光電控制各種接頭信號，把信號傳送給PLC，將改造系統的電信號與YJ17YJ27完全隔離開，同時過信號采集隔離模塊的輸出功能還可以將剔除信號與原機分離隔開，充分保護卷煙機的正常運行及不受本系統的相互干擾。

5 預期結果

可以檢測所有透光或不透光的水松紙，準確檢測剔除水松紙內部接頭和拼接接頭，適用于所有機型的卷煙機。可以實時準確的動畫顯示含有內部接頭產品的檢出和剔除情況。可以利用界面設定各項功能，包括超聲波傳感器的標定學習、煙支剔除數量、剔除位置，可以查詢接頭數量、剔除煙支數量等運行數據。