俞 陶

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蕪湖卷煙廠 安徽蕪湖）

許昌煙機(jī)廠20世紀(jì)90年代，引進(jìn)英國(guó)MOLINS公司PASSIM卷煙機(jī)成套技術(shù)，研發(fā)出國(guó)產(chǎn)高速PASSIM卷煙機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)速度為8000支/分。全機(jī)采用多個(gè)西門子S7-300控制，實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)。該機(jī)分為卷制和接裝兩大部分，卷制部分實(shí)現(xiàn)了將煙絲卷制成長(zhǎng)煙條并切割為雙倍長(zhǎng)煙條后再提供給接裝機(jī)；接裝部分實(shí)現(xiàn)了用水松紙將煙條與濾嘴粘連，具有生產(chǎn)成品煙支、檢測(cè)、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(chǎn)廠家一般將其卷成盤狀，長(zhǎng)度約為2600 m。水松紙?jiān)埥宇^由于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)時(shí)難免需多張紙條進(jìn)行粘連，以達(dá)到水松紙要求長(zhǎng)度，在粘連過程中，多采用黑膠布進(jìn)行粘連，以便檢查和機(jī)器檢測(cè)剔除。工廠引進(jìn)的國(guó)產(chǎn)PASSIM卷煙機(jī)沒有水松紙?jiān)埥宇^（黑膠布接頭）檢測(cè)裝置，因此在日常生產(chǎn)過程中，主要依靠操作工通過觀察在機(jī)器出口處連接線（連接卷煙機(jī)和包裝機(jī)的設(shè)備）將黑膠布煙支找出。由于生產(chǎn)速度很快，僅靠人工分揀不僅增加了操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也無(wú)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(jìn)入成品煙。如表1所示（接頭數(shù)指該班水松紙總原紙接頭數(shù)量，流入數(shù)指操作工沒有從連接線上找出即流入下道工序數(shù)量）。

表1 水松紙?jiān)埥宇^及流入成品煙統(tǒng)計(jì)

通過表1可以看出，該型號(hào)卷煙機(jī)在每個(gè)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(jìn)入成品，造成質(zhì)量隱患，損害消費(fèi)者利益和企業(yè)形象。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方案

水松紙?jiān)谠摼頍煓C(jī)上，由離合器控制送紙輥進(jìn)行拖拽，再經(jīng)過膠前加熱器、膠輥、膠后加熱器到達(dá)切紙輪，切紙輪負(fù)壓吸風(fēng)進(jìn)行2次拖拽并切割成小紙片，送至后續(xù)的搓板、搓接鼓等，將煙條與濾嘴進(jìn)行搓接粘連、切割、檢測(cè)、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(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，增設(shè)的水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)必須在水松紙傳送路徑上完成。該檢測(cè)系統(tǒng)工作原理是，在機(jī)器正常運(yùn)行中，由檢測(cè)器在水松紙傳輸路徑上完成（見圖1），檢測(cè)是否有水松紙?jiān)埥宇^，如果有，PLC開始對(duì)該信號(hào)進(jìn)行同步移位，直到指定剔除點(diǎn)進(jìn)行剔除。具體工作流程如圖2所示。

該裝置主要包括3個(gè)部分：檢測(cè)部分、控制部分和剔除部分。檢測(cè)部分主要功能有：檢測(cè)水松紙?jiān)埥宇^（主要是黑膠布檢測(cè)），機(jī)器同步信號(hào)檢測(cè)，機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)；控制部分主要是將檢測(cè)到的黑膠布信號(hào)鎖存，通過機(jī)器同步信號(hào)進(jìn)行移位，等待該紙片所包煙支到達(dá)剔除點(diǎn)時(shí)發(fā)出剔除信號(hào)到剔除閥；剔除部分是收到控制部分所發(fā)出的剔除信號(hào)后，剔除相應(yīng)的煙支。如圖3所示。

圖2 水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)剔除裝置工作圖

1.檢測(cè)部分設(shè)計(jì)

檢測(cè)部分包括多個(gè)檢測(cè)對(duì)象，如機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)、水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)、機(jī)器同步信號(hào)檢測(cè)。機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)直接從主機(jī)PLC上獲取該信號(hào)，不僅可節(jié)省1個(gè)檢測(cè)器，而且信號(hào)可靠、穩(wěn)定。水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)。在水松紙輸送路徑上加裝1只用于檢測(cè)水松紙?jiān)埥宇^（黑膠布接頭）傳感器B，該傳感器能夠在檢測(cè)到水松紙?jiān)埥宇^時(shí)發(fā)出信號(hào)給控制器（PLC）上。

圖3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

為能準(zhǔn)確檢測(cè)出水松紙接頭，采用光電檢測(cè)開關(guān)，因該檢測(cè)器不僅體積小便于安裝，而且抗干擾性強(qiáng)，能準(zhǔn)確識(shí)別水松紙?jiān)埥宇^。對(duì)于檢測(cè)點(diǎn)的選取主要考慮安裝方便和在檢測(cè)點(diǎn)處，水松紙運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)抖動(dòng)，不影響檢測(cè)器檢測(cè)效果，因此選擇在水松紙壓紙輥處。機(jī)器同步信號(hào)檢測(cè)。在PA（接裝機(jī)）上取同步信號(hào)T2（T2是對(duì)應(yīng)每個(gè)雙長(zhǎng)煙支一個(gè)脈沖的同步信號(hào)）到控制器上。

因?yàn)樵跈C(jī)器運(yùn)行過程中，水松紙是連續(xù)傳輸，無(wú)法在檢測(cè)到紙接頭后立即剔除，因此只能將該信號(hào)鎖存后，同步移位至指定剔除點(diǎn)處剔除。所以，同步信號(hào)的準(zhǔn)確性對(duì)于該系統(tǒng)的剔除功能有著至關(guān)重要的作用。通過對(duì)比和分析多種檢測(cè)器，選擇了電感式傳感器，因?yàn)槠洳粌H體積適中便于安裝，而且對(duì)PA后身齒輪箱內(nèi)檢測(cè)機(jī)器同步點(diǎn)十分準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低和電路簡(jiǎn)單。對(duì)于同步檢測(cè)點(diǎn)的選取，選擇在PA齒輪箱內(nèi)，便于檢測(cè)器工作穩(wěn)定和不易誤檢。

2.控制部分設(shè)計(jì)

控制部分主要指該系統(tǒng)的PLC，負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)的判斷，水松紙?jiān)埥宇^信號(hào)的鎖存，機(jī)器同步信號(hào)移位到達(dá)所需的步數(shù)后，發(fā)出剔除信號(hào)。

（1）控制原理。PLC控制器在采集到水松紙?jiān)埥宇^信號(hào)和同步信號(hào)T2時(shí)，利用PLC編程，使原紙接頭信號(hào)傳送到雙長(zhǎng)支剔除點(diǎn)時(shí)輸出Q使高速剔除電磁閥動(dòng)作，剔除該煙支。

（2）PLC選擇。由于系統(tǒng)是在高速機(jī)組上運(yùn)用，運(yùn)行速度為8000支/分，因此對(duì)PLC處理速度應(yīng)有一定要求。因所需的輸入輸出點(diǎn)不多，再結(jié)合價(jià)格和設(shè)計(jì)使用習(xí)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(hào)速度較快，輸入輸出點(diǎn)數(shù)量適中，輸入輸出電路簡(jiǎn)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(shè)計(jì)

為了提高剔除效率，以及剔除的正確與可靠性，攻關(guān)小組將該系統(tǒng)剔除信號(hào)直接輸入到PASSIM主PLC上，由原機(jī)PLC在高速剔除閥處剔除，既簡(jiǎn)化了檢測(cè)剔除裝置的電路設(shè)計(jì)，又提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，見圖4。

圖4 水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)剔除系統(tǒng)電路圖

表2 FX1S-14MR技術(shù)數(shù)據(jù)

三、FX1S-14MR特性及程序設(shè)計(jì)

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(guī)?？刂频南到y(tǒng)，功能多、性能完整，具有擴(kuò)展性等。FX1S-14MR具體參數(shù)見表2。

PLC程序設(shè)計(jì)：

四、結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)3#PASSIM加裝水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)剔除裝置后，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間跟蹤觀察統(tǒng)計(jì)，檢測(cè)裝置性能穩(wěn)定可靠，該機(jī)水松紙?jiān)埥宇^檢測(cè)剔除率達(dá)100%，所有接頭煙支均能剔除，大幅度提升產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)已有多臺(tái)國(guó)產(chǎn)PASSIM機(jī)安裝了該系統(tǒng)，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）。