全自動包裝秤在尿素生產中的應用

張 成，齊大地

(新疆中能萬源化工公司, 新疆瑪納斯 832203)

隨著科學技術的不斷發展，人工智能制造概念已經滲透到人們生活中的各個角落，特別是在工業自動化控制方面。新疆中能萬源化工公司(以下簡稱新疆中能)所用的MF2001NT型全自動定量包裝秤(1#～3#)，具有自動上袋、自動套袋、自動縫包等功能，其設計、運用理念較為先進，但是在實際的生產運用中存在一些不足，影響正常的包裝，故進行了部分改進。改進后，減少了儀表的故障率，提高了全自動包裝秤的有效使用時間，包裝效果較好，可以推廣到同行業裝置上應用。

1 全自動包裝秤套袋光電開關的改進

新疆中能所用的全自動包裝秤(1#～3#)在實際的生產過程中，經常出現包裝秤吹袋、套袋光電開關不能檢測等故障，以致包裝秤不能正常運行，而這些故障大部分都是由套袋光電開關造成的，原因可能為光源變弱、接線板老化、收發光源信號不對應等，每套秤的套袋檢測有4對這樣的光電開關，一個接線板，其中一對出現問題，包裝秤就不能正常投入使用。而該套袋光電開關引起的問題，頻繁時一天幾次，有時一周就要更換一次，而每次更換一對發射與接收的對射式光電開關都要進行光線的調整，將會花費大量的時間，有時光電開關更換后再進行對光，需要2 h左右，特別是產量較大時，包裝秤不能使用，尿素生產將會被迫減量，嚴重影響了產量。

分析探討上述問題后認為可能導致包裝秤頻繁出問題的原因為：

(1)部分光電開關發射的信號較強，發射光穿過袋子無法檢測；

(2)由于包裝秤頻繁動作，光電開關容易松動，發射端與接收端不在同一個水平面上，接收端無法檢測到信號；

(3)光電開關使用壽命較短，發射端光源容易變弱、接線板老化，每對光電開關平均每月需要更換一次。鑒于光電開關更換不僅浪費時間，且增加成本，后經研究，將對射型一發一接的分離型光電開關改成了自發自接的一體型光電開關，該光電開關所發出的光能夠自發自接，不存在對光操作，更換時可以節省大量時間，且該光電開關光線強弱及正反作用都可調，使用壽命較長，每個光電開關平均可以使用5個月左右。同時，由于該光電開關具有強弱及正反作用可調的功能，因此該光電開關也可以替代擋袋、縫包檢測等光電開關，通用性較好，減小了光電開關的庫存量。

2 全自動包裝秤噴碼機自控能力的改進

安全、環保及質量是企業發展的重要生命線，包裝噴碼機的打印，可以實時實地記錄出包裝的產品生產線，以及產品出廠的時間，為產品的質量追蹤提供了有力的保證。

但是由于噴碼機不間斷地長時間運行，經常導致噴碼機噴頭出現堵塞現象，噴碼不清晰，嚴重時造成噴碼機不能正常使用。人為的手動式清洗，一方面不僅增加了人員的勞動強度，而且造成了環境污染；另一方面，由于噴碼機噴頭內裝有7個很小的噴頭電磁閥，很容易使噴碼機噴頭堵塞、結垢，造成噴碼機損壞。

為此，對包裝秤噴碼機(見圖1)進行了全自動清洗改進，具體如下：

正常情況下，當檢測開關檢測到信號時，噴碼機主機輸出控制，噴碼機噴頭開始工作；然后對智能控制器進行時間設定(時間可以根據需要自由設定)，如設定為每3 h智能控制器輸出一次信號，每次信號時間為10 min，因電動不銹鋼球閥不帶電時a、c是通的，所以噴出的為墨水，當到3 h后，智能控制器輸出，電動三通不銹鋼球閥得電，b、c端相通，此時噴出的為清洗劑，因噴碼機內在噴墨時殘留有墨水，而清洗劑又可以起到稀釋的作用，所以即使在清洗時，噴碼機仍然可以正常噴碼，10 min后控制器輸出關閉，電動三通球閥失電，噴碼機進行新一輪的工作，這樣對噴碼機進行自控清洗改進后，噴碼機能夠自動進行清洗。自該全自動清洗裝置改進后，一方面節省了人力且延長了噴碼機的使用壽命；另一方面，由于減少了人工清理，避免了清洗劑及墨水的浪費，減少了對環境的污染。

1.墨水瓶 2.清洗劑瓶 3.經減壓后的氣源壓力 4.電動不銹鋼球閥，a、 b、 c分別為三通電磁閥閥體的一端 5.智能控制器 6.噴碼機噴頭 7.噴碼機主機 8.光電開關

圖1包裝秤噴碼機

3 先進的人機接口通訊，方便操作

全自動包裝秤經改進后，軟硬件均采用了國內外先進的技術，包裝秤精度較高，包裝精度在±0.03 g之間，且該包裝秤具有自動校稱功能，確保了永久的高精度，由于該包裝秤在24.0～50.0 kg目標質量連續可調，方便了客戶對包裝質量的要求。

包裝秤控制器通過數據顯示屏進行人機接口通訊后，具有以下優點：① 質量太輕、太重時，顯示屏能夠及時地進行報警，避免了包裝不合格產品流入市場；② 當包裝秤出現故障后，顯示屏能夠顯示出故障的原因，便于維修人員的檢修，節省了包裝秤的檢修時間；③ 包裝秤切線時間在顯示屏上可調，包裝人員根據袋子線頭的長度，隨時可以調整切線時間，節省了包裝線，避免了資源的浪費。

4 改進后的效果

(1)一對對射型一發一接的分離型光電開關930元左右，一個接線板500元，按3臺包裝的設備維修費用，每年需要13萬元左右，改為新的自發自接的一體型光電開關，每個僅需700元，而且節省了接線板，每年維修費用為2.5萬元左右，僅此一項每年可以為公司節約10萬元左右的設備維修費用。

(2)改進后，大大減少了對生產的影響，按一個月影響產量60 t、1 t利潤600元計算，一年可以減少損失46.8萬元。

(3)一個噴碼機噴頭7 000多元，如手動的正常清洗，平均每臺包裝秤每半年要壞掉一個，4臺包裝秤就需要5.6萬元，加上對清洗劑和墨水的浪費，每年可以節約資金7萬元左右，同時節減少了清洗時對環境的污染。

(4)包裝人員根據袋子線頭的長度，隨時可以調整切線時間，節省了包裝線，此項每年可以節省資金2萬元。

在不考慮人員勞動成本的情況下，按上述計算，每年可節約成本約65.8萬元。

5 結語

目前，新疆中能已完成對1#～3#全自動包裝秤技術改造，降低了包裝秤日常維護成本，提高了包裝秤的穩定性和出力率，通過對噴碼機改進，既保證了噴碼質量，又減輕了勞動強度，減少了環境污染。在以后的工作實踐中，還需提高自動化控制的能力，減少不必要的人員維修和成本浪費。