李鵬飛

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司新疆卷煙廠(chǎng)，新疆烏魯木齊 830000）

ZJ17 卷接機(jī)組的原型是HUNI 公司設(shè)計(jì)制造的PROTOS70卷煙機(jī)，我國(guó)于20 世紀(jì)90 年代引入國(guó)內(nèi)，后由常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司經(jīng)電控升級(jí)、在線(xiàn)檢測(cè)升級(jí)等多次改造而成，現(xiàn)是我國(guó)國(guó)產(chǎn)卷煙機(jī)的主流設(shè)備，也是我國(guó)大部分卷煙廠(chǎng)正在使用的煙支卷接設(shè)備，該設(shè)備應(yīng)用了當(dāng)今自動(dòng)化控制的最新技術(shù)、借鑒了國(guó)外著名煙機(jī)品牌的實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、參考了歐洲/國(guó)際上的電氣標(biāo)準(zhǔn)，因此該機(jī)組具備穩(wěn)定性好、控制精度高、結(jié)構(gòu)清晰、擴(kuò)展方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該設(shè)備具有煙支質(zhì)量好、有效作業(yè)率高，節(jié)省原輔材料、剔除點(diǎn)準(zhǔn)確等特點(diǎn)。

1 水松紙接頭檢測(cè)過(guò)程

1.1 水松紙用盡檢測(cè)B15.8（拼接過(guò)程的啟動(dòng)）

光電開(kāi)關(guān)B15.8 為反射式光電開(kāi)關(guān)，B15.8 發(fā)射紅外光線(xiàn)，通過(guò)安裝在正在使用中水松紙架（即下面的一個(gè)）上的反射器使光電開(kāi)關(guān)B15.8 產(chǎn)生TCP 脈沖。產(chǎn)生的TCP 脈沖送到PLC 高速計(jì)數(shù)模塊，并由MAX 部分CPU 中的盤(pán)紙轉(zhuǎn)換程序計(jì)數(shù)。安裝在MAX 后部齒輪盤(pán)上的接近開(kāi)關(guān)B14.1 產(chǎn)生MCP1 脈沖，接近開(kāi)關(guān)B14.3 產(chǎn)生DCP1 脈沖，兩個(gè)脈沖送到檢測(cè)模塊A8，經(jīng)A8處理后產(chǎn)生DCP6 脈沖，在100 個(gè)DCP6 脈沖周期內(nèi)，當(dāng)數(shù)到由P2 設(shè)定的TCP 脈沖數(shù)后，盤(pán)紙轉(zhuǎn)換程序發(fā)出起動(dòng)信號(hào)以加速上面的新盤(pán)紙，也可用手按動(dòng)操作面板上的按鈕S52 來(lái)發(fā)出此信號(hào)。這個(gè)加速新盤(pán)紙信號(hào)傳送到起動(dòng)控制器A43。如果已用完的盤(pán)紙沒(méi)有更換，則接近開(kāi)關(guān)B44 動(dòng)作，于是會(huì)發(fā)生以下情況：（1）監(jiān)測(cè)器斷開(kāi)并導(dǎo)致立即停機(jī)；（2）操作面板上的指示燈H30熄滅；（3）SE 顯示器上顯示停機(jī)信息“MAX 無(wú)水松紙”；（4）停機(jī)信號(hào)傳送下游設(shè)備，如煙支存儲(chǔ)器YF17 等，見(jiàn)圖1。

圖1 啟動(dòng)拼接過(guò)程

1.2 新水松紙加速過(guò)程

新水松紙加速由離合器Y14來(lái)實(shí)現(xiàn)供紙輥和加速輥的嚙合，從而完成對(duì)水松紙供給速度的控制，該過(guò)程主要是對(duì)拼接時(shí)水松紙的加速蓄紙過(guò)程，拼接完成后降低速度運(yùn)行將多余的儲(chǔ)紙消耗，并在正常運(yùn)行時(shí)跟蹤機(jī)器的生產(chǎn)速度。一旦發(fā)生連接供紙輥和加速輥的離合器Y14 嚙合得太快，會(huì)導(dǎo)致水松紙斷裂，造成設(shè)備停機(jī)。為防止這一故障的發(fā)生，可編程控制器向控制裝置A43 發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)。 A43 產(chǎn)生恒定電壓同時(shí)向Y14 提供0.7-0.8 左右大小的電流，于是電磁閥緩緩使加速輥與供紙輥傳動(dòng)裝置嚙合，新的水松紙較為平穩(wěn)均勻地開(kāi)始加速過(guò)程，見(jiàn)圖2。

圖2 新水松紙加速

1.3 拼接過(guò)程

可編程控制器發(fā)出加速新盤(pán)紙的信號(hào)后，設(shè)備降速至設(shè)定的拼接速度運(yùn)行，同時(shí)離合器Y14 使供紙輥與加速輥嚙合，新盤(pán)紙開(kāi)始加速，直到加速到P3 設(shè)定的DCP6 脈沖數(shù)，一旦達(dá)到設(shè)定值后，PLC 向閥門(mén)Y12發(fā)出拼接信號(hào)（Y12 起動(dòng)拼接裝置）開(kāi)始拼接過(guò)程。

1.4 拼接裝置

水松紙拼接裝置由壓輥、電磁閥、氣缸、上切刀、下切刀、支撐板等部件組成，當(dāng)PLC 發(fā)出拼接信號(hào)之后，電磁閥驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作，在上下切刀的共同作用下，完成新舊水松紙的搭接動(dòng)作。

1.5 疊接頭檢測(cè)

對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)B15.3 檢測(cè)水松紙是否有疊接頭，含水松紙自身的疊接頭，水松紙拼接產(chǎn)生的拼接段。當(dāng)B15.3 檢測(cè)到拼接段時(shí)，放大器上的LED 燈點(diǎn)亮。工作原理：光電開(kāi)關(guān)將電流在發(fā)射端轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行檢測(cè)。

1.6 水松紙拼接段追蹤

如果水松紙中出現(xiàn)拼接段，則會(huì)發(fā)生以下動(dòng)作: （1）水松紙刮紙器停止運(yùn)作，記錄到45個(gè)DCP6 脈沖后，程序發(fā)出信號(hào)打開(kāi)閥門(mén)Y8，使刮紙器離開(kāi)其工作位置。（2）達(dá)到由PLC 可調(diào)參數(shù)P6，停止供膠。當(dāng)達(dá)到到P7 設(shè)定值時(shí)，拼接段到達(dá)提升臂處。PLC 在8 張水松紙片期間起動(dòng)閥門(mén)Y7，于是將提升臂抬起，提升臂離開(kāi)其工作位置。（3）經(jīng)過(guò)37 個(gè)脈沖加上設(shè)定數(shù)目的DCP6 脈沖之后，含有水松紙拼接段的卷煙到達(dá)剔除閥Y4 前面。PLC 發(fā)出剔除信號(hào)啟動(dòng)閥門(mén)Y4。含有拼接段的卷煙由剔除閥Y4 剔出，剔出的數(shù)量由電氣維修人員根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，見(jiàn)圖3。

圖3 接頭剔除

1.7 拼接段剔除

刮紙器的作用是使水松紙易于彎曲，從而有利于煙支與濾嘴的接裝，因此水松紙必須要經(jīng)過(guò)刮紙器。閥門(mén)Y8 控制刮紙器的位置。閥門(mén)Y4 剔出所有沒(méi)有經(jīng)過(guò)刮紙器的煙支。機(jī)器脈沖MCP1 和DCP1 傳給檢測(cè)處理模塊A8。操作面板上的發(fā)光二極管H1，H2 和H3 會(huì)發(fā)光。A8 將脈沖MCP1 和DCP1 處理后產(chǎn)生脈沖SCP4 和DCP6，這些脈沖再送到PLC。當(dāng)接裝機(jī)接收到起動(dòng)信號(hào)，當(dāng)數(shù)到20 個(gè)SCP4 脈沖后，觸發(fā)啟動(dòng)程序，當(dāng)記錄到設(shè)定的DCP6 脈沖數(shù)（b9/b10）之后，PLC 關(guān)斷閥門(mén)Y8，刮紙器轉(zhuǎn)入其工作位置，見(jiàn)圖4。

圖4 刮紙器工作示意圖

1.8 剔除準(zhǔn)確性的驗(yàn)證

當(dāng)水松紙完成拼接或水松紙有內(nèi)部接頭，接頭檢測(cè)器檢測(cè)到接頭會(huì)觸發(fā)接頭剔除程序，一旦剔除閥Y4 完成剔除動(dòng)作后，我們可以查看廢品收集箱內(nèi)是否有含水松紙接頭的水松紙片，如找到含有接頭的水松紙片可認(rèn)定剔除準(zhǔn)確，如在廢品箱未發(fā)現(xiàn)含有水松紙接頭的紙片，則需調(diào)整剔除步距或剔除數(shù)量，該項(xiàng)工作由電工完成。

1.9 水松紙供給停止

PLC 在出現(xiàn)以下情況時(shí)會(huì)停止水松紙供給：

（1）程序停機(jī)；

（2）濾嘴供給故障；

（3）水松紙斷裂。

由程序停機(jī)信號(hào)發(fā)出停止指令：當(dāng)由供料成條部分、卷紙成型部分、煙支存儲(chǔ)器YF17 或按下YJ27 控制面板上停機(jī)按鈕而發(fā)出停機(jī)信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)控制程序發(fā)出停機(jī)信號(hào)，并傳送給PLC內(nèi)部計(jì)數(shù)器。記錄到49 個(gè)DCP6 脈沖后，起動(dòng)閥門(mén)Y6，于是Y6脫開(kāi)供紙輥和主齒輪系之間的離合器，水松紙供給過(guò)程便停止。YJ17 卷煙部分的顯示器上顯示停機(jī)信息“MAX 手動(dòng)停機(jī)”。

因?yàn)V嘴供給故障而發(fā)出停止指令（立即停止）：記錄到46 個(gè)DCP6 脈沖之后，PLC 起動(dòng)Y6，從而脫開(kāi)供紙輥和主齒輪系之間的離合器。YJ17 卷煙部分顯示器上顯示停止信息“MAX 濾嘴棒無(wú)嘴棒”。

因水松紙斷裂而發(fā)出停止指令（立即停止）：一旦水松紙斷裂，PLC 立即起動(dòng)閥門(mén)Y6，從而立即脫開(kāi)供紙輥與主齒輪系之間的離合器。YJ17 卷煙部分顯示器上顯示停止信息“MAX 水松紙斷”。

2 ZJ17 卷煙機(jī)組水松紙存在問(wèn)題

水松紙是用于包裹在過(guò)濾嘴，把濾棒粘接到煙條末端的紙，水松紙生產(chǎn)廠(chǎng)家一般將其卷成盤(pán)狀，長(zhǎng)度根據(jù)各生產(chǎn)廠(chǎng)要求而定，但大都超過(guò)2000M。水松紙由于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，生產(chǎn)廠(chǎng)家在生產(chǎn)時(shí)難免需要將多段水松紙進(jìn)行粘連，以達(dá)到水松紙生產(chǎn)規(guī)格要求的長(zhǎng)度，在粘連過(guò)程中，多采用黑膠帶進(jìn)行搭接，以便人工檢查和機(jī)器檢測(cè)剔除。ZJ17 型卷煙機(jī)在生產(chǎn)顏色較重的卷煙牌號(hào)水松紙過(guò)程中，深色水松紙與黑膠帶透光性接近，疊接頭檢測(cè)靈敏度不易調(diào)節(jié)導(dǎo)致煙支在剔除輥上全部剔除或接頭未被檢出，流入下道生產(chǎn)工序，引發(fā)較大質(zhì)量事故。水松紙存在問(wèn)題還有其它幾方面原因，詳細(xì)見(jiàn)表1。

表1 ZJ17 卷煙機(jī)組水松紙問(wèn)題影響因素

經(jīng)評(píng)估分析以上原因，對(duì)水松紙檢測(cè)器功能不完善為影響水松紙接頭剔除準(zhǔn)確性的主要因素，因此應(yīng)該從完善檢測(cè)設(shè)備本身入手改進(jìn)

3 ZJ17 卷煙機(jī)組水松紙接頭檢測(cè)技術(shù)的改進(jìn)

3.1 各方案的評(píng)估

方案一：將原有水松紙接頭光電檢測(cè)器改為超聲波檢測(cè)器。目前M5 高速卷煙機(jī)采用的即是超聲波接頭檢測(cè)器。優(yōu)點(diǎn)：穿透能力較大，靈敏度較高，可靠性強(qiáng)。無(wú)論是水松紙?jiān)牧仙a(chǎn)廠(chǎng)家在產(chǎn)品出廠(chǎng)時(shí)帶出的內(nèi)部接頭, 還是在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中因更換水松紙時(shí)產(chǎn)生的接頭煙,都能準(zhǔn)確檢測(cè)、準(zhǔn)確剔除，同時(shí)對(duì)各種深色水松紙產(chǎn)生的接頭煙支,都可以準(zhǔn)確檢測(cè)、準(zhǔn)確剔除。缺點(diǎn)：超聲波檢測(cè)器體積較大，無(wú)法在ZJ17 卷煙機(jī)組相應(yīng)的位置上進(jìn)行安裝。

方案二：將原有水松紙接頭光電檢測(cè)器改為光纖檢測(cè)器。目前PASSIM 卷煙機(jī)采用的即是光纖檢測(cè)器。優(yōu)點(diǎn)：穿透能力強(qiáng)，靈敏度較高，可靠性強(qiáng)。無(wú)論是水松紙?jiān)牧仙a(chǎn)廠(chǎng)家在產(chǎn)品出廠(chǎng)時(shí)帶出的內(nèi)部接頭, 還是在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中因更換水松紙時(shí)產(chǎn)生的接頭煙,都能準(zhǔn)確檢測(cè)、準(zhǔn)確剔除，同時(shí)對(duì)各種深色水松紙產(chǎn)生的接頭煙,都可以準(zhǔn)確檢測(cè)、準(zhǔn)確剔除。缺（轉(zhuǎn)下頁(yè)）點(diǎn)：光纖檢測(cè)器在安裝位置要求嚴(yán)格。

3.2 方案的選擇

由于超聲波檢測(cè)器體積較大，無(wú)法在ZJ17 卷煙機(jī)組相應(yīng)的位置上進(jìn)行安裝，小組成員通過(guò)對(duì)兩種方案的評(píng)估，最終選擇方案二：將原有水松紙接頭光電檢測(cè)器改為光纖檢測(cè)器。

3.3 對(duì)策

3.3.1 測(cè)量計(jì)算；對(duì)應(yīng)措施：①分析設(shè)備工作原理，選擇最佳的位置以及尺寸；②分析設(shè)備工作原理，選擇最佳的光纖和光纖放大器；③根據(jù)安裝位置運(yùn)用AutoCAD 繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪制光纖固定裝置；④按照?qǐng)D紙加工光纖固定裝置。

3.3.2 選材加工；對(duì)應(yīng)措施：選擇符合尺寸、強(qiáng)度要求的材料進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，最終根據(jù)各個(gè)參數(shù)選定最合適的材料并加工。

3.3.3 安裝調(diào)試；對(duì)應(yīng)措施：①正確安裝光纖以及光纖放大器；②根據(jù)所選材料及規(guī)格進(jìn)行組裝、安裝；③將新的接頭檢測(cè)信號(hào)接入系統(tǒng)并通電測(cè)試。

4 改進(jìn)后的效果驗(yàn)證

改進(jìn)后我們對(duì)改造的ZJ17 卷接機(jī)組進(jìn)行了連續(xù)15 日的跟蹤，得出無(wú)論是水松紙拼接接頭還是水松紙自帶接頭都能100%準(zhǔn)確剔除，由此可以得出，改進(jìn)后的ZJ17 卷煙機(jī)組能夠滿(mǎn)足各種水松紙材質(zhì)、顏色深淺等不同物理特性的卷煙牌號(hào)生產(chǎn)。另外，改進(jìn)前水松紙靈敏的調(diào)節(jié)要打開(kāi)放大器調(diào)整其內(nèi)部的電位器，存在調(diào)整過(guò)程復(fù)雜，不直觀(guān)、可調(diào)范圍小等缺點(diǎn)；改進(jìn)后，采用了光纖放大器，調(diào)整方便，數(shù)字量顯示直觀(guān)，可調(diào)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。

5 改進(jìn)后成果固化與推廣

5.1 將本次改進(jìn)活動(dòng)成果標(biāo)準(zhǔn)化，繪制補(bǔ)充詳細(xì)的電路圖及程序控制圖，把設(shè)備改造內(nèi)容繪制成機(jī)械圖，并納入YJ27 電氣和機(jī)械圖冊(cè)。

5.2 組織操作人員與技術(shù)人員熟悉改進(jìn)后ZJ17 卷煙機(jī)水松紙接頭檢測(cè)系統(tǒng)。

5.3 建立詳細(xì)的保養(yǎng)制度，定期清潔。

5.4 將本次的改進(jìn)成果推廣到車(chē)間其他機(jī)組。

6 結(jié)論

此項(xiàng)目應(yīng)用效果顯著，遵循了設(shè)備技術(shù)改造的針對(duì)性、適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的原則，應(yīng)用價(jià)值高，具有重要的意義。綜上所述，此次改進(jìn)活動(dòng)完成了預(yù)期設(shè)定的所有功能，目標(biāo)完成，獲得成功。該項(xiàng)目的實(shí)施，取得了較好的應(yīng)用效果，改進(jìn)后的ZJ17 卷煙機(jī)組水松紙接頭檢測(cè)的運(yùn)用極大地提高了接頭檢測(cè)準(zhǔn)確率，有效減少煙支接頭誤剔的產(chǎn)生，大大提升了水松紙接頭檢測(cè)適應(yīng)生產(chǎn)變化的能力，保障了正常生產(chǎn)，同時(shí)也提升了我廠(chǎng)應(yīng)變市場(chǎng)千變?nèi)f化變化的能力。