CH透明紙熱封時間的MICROOⅡ程序控制設計

［摘 要］針對CH 透明紙熱封過度收縮使煙包變形的問題，為降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數量，提高煙包外觀質量，采用試驗方法，分析可能引起CH 透明紙熱封過度收縮使煙包變形的因素，提出兩套解決方案，對兩套方案進行對比分析，最終建立一套完善的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，通過上機試驗運行與跟蹤統計分析，該方案可行，且能解決因短暫或間歇停機引起的透明紙熱封收縮導致煙包變形的問題，達到了良好的應用效果。

［關鍵詞］CH 透明紙包裝機；熱封；透明紙收縮變形；煙包變形；MICROO Ⅱ控制程序；OPC 人機界面；時間參數

［中圖分類號］TS43 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0013–03

1 現狀與存在的問題

煙包外觀質量是消費者的第一印象，也是卷煙質量的主要控制因素。透明紙包裝能提升煙包外觀質量，但也易因過度熱封收縮而導致煙包變形。

在GDX1 小包透明紙熱封后直接進入條盒包裝機的過程中，沒有關于對小包透明紙熱封后煙包外觀質量的控制檢測，如果透明紙熱封后煙包有質量問題，將難以發現，尤其是在間隙停機過程中，熱封導致透明紙收縮后的煙包變形最難以控制。按每生產班次工作8h 計算，每臺GDX1 下游機平均停機次數約30 次，每1 次停機造成煙包變形的概率約70%，1 臺設備在每生產班次中就造成因透明紙熱封收縮后而使煙包變形的煙包數約為200 包。變形煙包在正常停機時間外能剔除，如果停機時間相對過短則不能剔除，存在變形的煙包就容易流入下道工序。查閱大量文獻資料發現，目前關于透明紙熱封收縮后變形煙包的質量控制的研究不全面，對降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數量沒有具體的研究。

2 研究目的與意義

煙包變形屬于煙包質量缺陷，既影響煙包質量，又降低卷煙產品的美譽度，更影響消費者對產品的信賴。為解決因透明紙熱封收縮而使煙包變形的問題，降低變形煙包的數量，文章旨在建立一套完善的程序控制，通過對MICROO Ⅱ控制系統源程序的修改，將停機時烙鐵離開煙包的參數設置到OPC 人機界面上并設為可修改項，從而極大地降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數量；提高煙包透明紙質量；降低原輔材料的消耗，節約成本；提高對烙鐵控制操作的快捷與自動化。

3 CH透明紙熱封原理

軟盒煙包帶著透明紙進入成型輪時，完成透明紙的U 型、兩端前折角與側面下長邊的折疊，在成型輪旋轉過程中，完成側面上長邊的折疊和二次側面長邊的熱封，在折疊通道，完成兩端折角并對兩端熱封。然后輸送至條盒包裝機。CH 透明紙熱封烙鐵由兩個電磁閥分別控制長邊和前后端烙鐵動作，當編碼器檢測到機器有動作時，電磁閥控制烙鐵靠近煙包，機械凸輪帶動烙鐵對透明紙進行熱封。當機器停機時，電磁閥控制烙鐵離開煙包。

4 煙包變形的原因分析

從CH 透明紙熱封原理來看，CH 包裝機的包裝運行速度、不同透明紙材料、烙鐵的溫度控制、烙鐵的機械位置都可能對CH 透明紙熱封收縮導致煙包變形造成影響。故采用試驗方法，對每項因素進行分析。

4.1 速度對煙包變形的影響

在實際生產中，煙包透明紙的烙燙與CH 運行速度有一定關系。機器運行速度越快，設備損傷度越大，導致煙包外包質量較差。但并不是機器速度越慢越好，當機器低速運行時，各種原輔材料的輸送性較差，容易產生輔料的堵塞、歪斜等故障，嚴重影響產品質量。為了最大限度保證產品質量，通過對云南省曲靖卷煙廠制造一部各牌號產品的試驗得出煙包包裹透明紙質量穩定時的機器運行的最大速度，見表1。機器速度的限制，能最大程度保證產品質量，提高設備影響作業率。

然而通過對CH 運行速度的限制，仍不能杜絕停機時透明紙熱封收縮使煙包變形的發生。改變CH 運行速度，只能保證在設備運行狀態下的煙包質量，卻不能保證停機時煙包質量。該試驗結果表明，CH 運行速度對透明紙熱封收縮導致煙包變形沒有影響，所以改變CH 運行速度不能解決因透明紙熱封收縮而使煙包變形的問題，也不能降低變形煙包的數量。

4.2 不同類型透明紙對收縮變形的影響

對各個不同廠家不同規格型號的透明紙在多個機組上對比試用，通過對比來分析不同規格型號的透明紙材料經熱封收縮后導致煙包變形的數量，從而分析不同規格型號的透明紙材料對透明紙熱封收縮導致煙包變形的影響程度。

通過對不同類型的透明紙在多個機組試驗使用，記錄不同牌號使用不同類型的透明紙所產生的變形煙包數量。

當停機時間在25 s 左右時，普通膜會產生收縮變形煙包。當停機時間達到10 s 以上，就有可能產生收縮變形煙包，雖然停機剔除時間很短，但收縮變形煙包還是有可能流入下一道工序。由此可知，通過更換透明紙無法從根本上解決因透明紙收縮而產生變形煙包的問題。

4.3 烙鐵位置對透明紙收縮變形影響

通過對烙鐵體機械位置的調整，能夠直接影響設備在運行狀態下煙包裹包透明紙的烙燙質量。通過調整烙鐵的機械位置，從而調節烙鐵對煙包的壓緊度。通過試驗得知，烙鐵體對煙包的壓緊度越大，則煙包的變形越大，易產生烙燙變形產品；反之，烙鐵體對煙包的壓緊度越小，則煙包的變形度越小，但當烙鐵體離煙包太遠時，容易產生假燙現象，從而產生外觀缺陷產品。為此，通過多次對17 臺設套備的烙鐵體位置調整，得出結論：當烙鐵體與煙包的壓縮量為0.5 mm 時，設備在高低速運行時既不會產生假燙現象，也不容易產生烙燙變形煙包，均能保證設備在高、低速運行狀態下產品質量。此時烙鐵體機械位置最好。

雖然能通過改變烙鐵體機械位置可改變停機時對收縮煙包的影響，但為了保證設備在高低速運行狀態下的產品質量，必須將壓縮量調整為0.5 mm 左右，該壓縮量是固定的，所以只有通過其他方案來解決因停機時透明紙熱封收縮而產生變形煙包的問題。

4.4 烙鐵溫度變化與電氣控制跟蹤試驗

4.4.1 烙鐵材料與烙鐵溫度變化的試驗

烙鐵溫度的變化與烙鐵材料的導熱有較大關系，故在試驗中采用不同材質的烙鐵進行上機試驗。金屬中金、銀、銅的熱傳導系數在330～360（W/mK），鋁的熱導熱系數在200（W/mK）左右，但金銀成本價格較高，不易試驗。對不同材質烙鐵的熱傳導進行試驗測量，得出不同材質烙鐵的熱傳導系數。再對4 組常見材質的烙鐵進行上機運行，通過上機試驗，綜合比較不同材質烙鐵的性能。

鋁作為烙鐵材料合適。但在實際生產中，鋁材質烙鐵仍不能解決在停機時因透明紙收縮而使煙包變形的問題。

4.4.2 更換不同類型的測溫元件的對比試驗

通過不同材質不同產地的熱電偶的上機試驗，在將溫度漂移量控制得較好的前提下，當設備正常高速運行時，溫度較為穩定可靠。但當機器停止時，變形煙包仍然產生，所以通過更換不同類型的測溫元件不能解決因CH 停機時透明紙熱封收縮使煙包變形的問題。

5 解決方案

5.1 烙鐵的驅動裝置系統設計

機器啟動時的速度低，烙鐵停留在煙包上的時間相對較長，即使在停機狀態下煙包能離開烙鐵，啟動時其后的煙包也會產生收縮變形。因此，設計能在CH 包裝機停機時煙包錯開烙鐵的伺服驅動裝置系統具有重要意義。

由于GDX1 包裝機CH 部分為變頻器控制的交流電機驅動，在正常或故障停機時，PLC 斷開變頻器使能信號，變頻器不輸出電流，機器靠慣性制動停機，所以CH 的停機相位具有隨機性。為了解決停機時煙包透明紙被烙鐵溫度烤焦而收縮變形，必須增加伺服驅動裝置系統，當機器停止時，伺服驅動裝置運行使齒形輪停留在特定相位。通過圖紙資料和試驗分析，該系統改造難度大，改造成本高，該項目立項難度較大，基本不能實施，只有通過其他方案解決CH 停機時產生變形煙包問題。

5.2 MICROOⅡ程序控制方案

通過對以上4 個可能因素試驗的整理分析，最終確定導致透明紙熱封收縮變形的原因是：每次CH 停機后，烙鐵離開煙包的時間相對過長，而原GDX1的OPC 上無修改烙鐵離開煙包的時間參數，該參數為MICROO Ⅱ程序固化參數，不允許廠家更改參數。MICROO Ⅱ源程序中設置烙鐵離開煙包時間為2 s，短時間停機都能使煙包發生變形，只有當停機時間達到MICROO Ⅱ程序設定的剔除時間時，變形煙包才會剔除，否則變形煙包將流入下一道工序，嚴重影響產品質量。所以，對MICROO Ⅱ源程序修改，將修改后的程序寫入MICROO Ⅱ控制程序中。

同時，在OPC 上，增加停機時烙鐵離開煙包的時間參數并設定為可修改項。在OPC 上的時間參數范圍設為0～2 000 ms，根據不同牌號設置停機時烙鐵離開煙包的不同時間。

經過開機運行和觀察取樣，最終確定把烙鐵離開煙包的時間參數設定為60 ms。經過上機試驗運行，再沒發現有因透明紙熱封過度收縮使煙包變形的問題而導致煙包流入到下道工序中，最終解決了因短暫或間歇停機引起的透明紙熱封收縮變形導致的煙包變形問題。

6 試驗效果與跟蹤分析

目前GDX1 機型已經全部修改完MICROO Ⅱ關于停機時烙鐵離開煙包的程序，并在OPC 上設置調節停機時烙鐵離開煙包的時間參數項。對車間17 臺GDX1 設備進行為期10 個生產工作日的跟蹤統計分析，對改進前后變形煙包數進行統計分析。

該MICROO Ⅱ程序控制能極大地降低因透明紙熱封收縮變形后使煙包變形的煙包數量，提高煙包透明紙質量，證明該試驗效果良好。1 臺設備每天產生變形煙包平均約為606 包，即1 臺設備在每個生產班次（8 h）產生202 包變形煙包。在改進后，1 臺設備每天產生變形煙包平均約為15 包，即1 臺設備在每個生產班次（8 h）產生5 包變形煙包，在這5 包變形煙包中，包括停機時間超過停機剔除時間造成的正常剔除煙包，對改進前后變形煙包的統計分析表明：該MICROO Ⅱ程序控制能極大地降低原輔材料消耗，節約成本，提高設備的經濟運行效率。

7 結論

通過對可能引起CH 透明紙熱封過度收縮變形而使煙包變形的問題進行分析，采用試驗方法，最終確定建立一套完善的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，該方案可行，且效果良好。通過試驗與統計分析，得出以下結論。

（1）通過對MICROO Ⅱ控制系統源程序的修改，在OPC 人機界面上增加停機時烙鐵離開煙包的時間參數項，并設為可修改項。從而實現對烙鐵離開煙包的時間進行實時調控。

（2）調節烙鐵體機械位置，將壓縮量調整為0.5 mm左右，可保證設備在高、低速運行狀態下的產品質量，但不能解決因透明紙熱封收縮變形而使煙包變形的問題。

（3）MICROO Ⅱ程序控制方案能極大地降低因透明紙熱封收縮變形后使煙包變形的煙包數量，提高煙包透明紙外包質量，更提高對烙鐵控制的快捷與自動化。

（4）文章建立一套完善有效的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，通過設置停機時烙鐵離開煙包的時間，對烙鐵離開煙包進行時間控制。但對每個機組的參數設置，應綜合考量機組其他因素的影響，以試驗確定的時間參數60 ms 為標準，在一定范圍內調整。如何建立統一精確的程序控制將是后續工作研究的方向與重點。

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