再造煙葉預壓打包稱重系統的改進設計與應用

崔傳寶 劉加樹

摘 要：為解決再造煙葉預壓打包超重故障以及導致的堵料停機、設備器件損壞、能耗增加等問題，造成打包稱重系統不穩定，生產維保費用高。通過機械、電氣的軟、硬件改造等方式，改進設計了一種更加結構合理、位置合理、維護方便的新型稱臺檢測裝置。每個生產周期節省電能3萬kW·h左右，節省零備件損耗費用15萬元、委外維修資金3萬元。有效提高了預壓打包機的工作效率，大大降低了預壓打包超重的故障停機率。實現了再造煙葉預壓打包稱重系統的穩定性、準確性、可靠性的全面提升。

關鍵詞：再造煙葉;預壓打包;堵料停機;稱重檢測

中圖分類號：TS43 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0096-02

0 引言

在煙草行業再造煙葉的生產過程中，成品再造煙葉經過預壓打包機按一定重量進行裝箱和預壓處理，再經過復秤進行復核，重量在合格范圍內后進行復壓，最后由捆扎機進行捆扎運輸、貯存。

由于再造煙葉粉塵的特殊性在實際生產中無法避免，原稱重檢測裝置安裝在稱臺底部，易受其影響，出現誤動作或不動作現象。造成超重，引起擠壓變形，破壞軌道上的光電管、行程開關以及稱臺上方的壓頭、移動料箱和紙箱定位器等，造成一系列的設備損壞。打包機故障率逐年增加，平均故障停機率高達1.82%，嚴重影響正常生產。另外，再造煙葉稱重的準確性和可靠性降低也會影響其進入煙廠制絲線后的煙絲配比、卷煙配方的精準性，造成卷煙內在質量的波動。

1 超重檢測裝置設計

1.1 技術研究

再造煙葉預壓打包段的生產過程中，每箱成品再造煙葉利用左、右兩個秤臺分別進行稱重打包，因為受到實際生產環境及其檢測元器件性能變化等因素影響，時常會出現預壓打包超重故障的現象。由于再造煙葉連續生產的特殊性，不能頻繁超重，長時間堵料停機，這樣嚴重影響整線生產，損壞設備。因此，需要改進設計一種更加結構合理、位置合理、維護方便的新型稱臺檢測裝置，降低預壓打包停機故障率，且發現超重故障能及時通過網絡通信中斷預壓打包機秤臺之前的設備運行，同時便于技術人員發現問題、維修處理和計量校秤，從而有效避免堵料停機、設備器件損壞，能耗增加等。

1.2 機械設計

成年人蹲下時的平均身高一般在70-90cm之間，便于操作的高度在50-65cm左右，選取設備機架作為安裝位置，可以安裝高度的范圍在30-80cm，傳感器長度5cm左右。綜合上述因素，確定傳感器的高度65cm，支架高度60cm時，最便于安裝維修和日常觀察保養，同時傳感器周圍空間較大，不易積累再造煙葉和粉塵等雜物，并且安裝后不會對設備運轉產生影響，如圖1所示。

現場測量傳感器厚度2cm;傳感器支架厚度0.5cm;傳感器支架距稱臺間隙0.5cm;傳感器觸頭距稱臺約2-2.5cm。為滿足擋板對傳感器的有效觸動，則擋板中心位置和傳感器觸頭應對應。選用50*50*5角鋼，則檢測擋板中心位置約為2.5cm，滿足實際要求。為保證傳感器受力均勻，設計檢測擋板尺寸為長度為50mm的50*50*5的Q235角鋼，如圖2所示。

根據現場測量基礎座高30cm傳感器寬4cm高6cm厚2cm設計支架高30cm使用50*50*5角鋼地腳使用50*70*5 Q235鋼板，安裝傳感器底板使用50*110*5 Q235鋼板。安裝孔距5cm，孔徑3mm，機架間距3cm，與支架焊接長度3-5cm，可選長度范圍為11-13cm，選取50*110*5 Q235鋼板。對應位置打孔選3.5mm轉頭，使用M3螺栓固定傳感器，所述內容如圖3、圖4所示。

最終，使用手工電弧焊和螺栓固定的方式，充分考慮實際生產、工作環境、日常保養、維修計量等因素，將選定的限位開關傳感器、支架、檢測擋板及固定塊，按照設計選取的位置、高度、材質、選型等分別進行精準安裝，固定在左、右秤臺側上方，并增加易損部位的保護。卷簾門打開后，形成空氣對流，減少粉塵對元器件的影響。具體分部選擇設計內容如圖5所示。

1.3 電氣系統設計

1.3.1 檢測報警裝置組成

包括：限位傳感器、數字量輸入輸出模塊、轉換開關、中間繼電器、報警燈。限位傳感器通過信號連接到PLC數字量輸入，PLC與稱臺稱重系統通過DP網進行稱重的數據傳輸，超重信號連接到PLC數字量輸出，通過信號傳給報警燈，發現超重后人為控制轉換開關停止報警。

1.3.2 元器件選型

數字量輸出模塊選用型號為西門子DO8xDC24V/0.5A 6ES7 132-4BF00-0AA0，限位傳感器選用浙江正泰型號為YBLX-JW2/11H/L，報警燈選用型號為浙江南州科技的LTE- 1101J旋轉式警示燈，電壓AC 220V，中間繼電器選用型號為歐姆龍的MY2N-J， 24VDC，轉換開關選用型號為伊頓穆勒的M22-WRK/K11，并按電氣原理圖相應接線，安裝固定位置。

1.3.3 軟件設計

根據預壓打包稱重檢測及超重報警裝置實現控制功能，畫出其邏輯程序控制圖如圖6所示。

2 控制原理

2.1 電控控制原理

PLC程序開始運行后，PLC判斷稱重系統運行狀態，當稱重系統處于手動或停機狀態時不進行下一步。當稱重系統處于自動運行狀態時，讀取左、右秤臺稱重起、落檢測信號，當秤臺檢測信號升起時，表明成品再造煙葉正在生產下料，預壓打包機稱重系統正常稱重計量。當秤臺檢測信號落下時，表明成品再造煙葉已經達到規定重量或者正在進行下一步出箱工序，屬于正常工作流程。秤臺檢測信號升起后，通過Profibus-DP網進行數據傳輸讀取左、右秤臺每箱成品再造煙葉的實際重量值，PLC程序進行相應的數模轉換，計算出左、右秤臺各自成品再造煙葉的去皮凈重量。此時，當每箱成品再造煙葉皮重值>150kg時，雙向喂料皮帶機停止運行，同時超重報警信號輸出。技術人員進行維修處理和重新校秤后，重新復位返回至預壓打包超重檢測裝置，PLC開始下一個程序循環。

2.2 防誤報警措施

因為雙向喂料皮帶機來回下料的過程中，稱重達標信號存在相對的滯后性，可能會存在再造煙葉的零散飄落現象，導致成品再造煙葉的皮重值>150kg，從而出現誤報警狀態。所以，當實際每箱成品再造煙葉皮重值與設定的每箱成品再造煙葉重量150kg比較，其誤差范圍在1%以內時，認為并不屬于超重故障，預壓打包機正常工作運行。

3 結語

通過重新設計后的秤臺稱重檢測裝置，使用后預壓打包機生產中平均無故障運行時間提升了75.2%，故障停機率降低至0.3%以下，工作效率大幅度提高。零備件設備損耗費用節約15萬元，委外維保資金節約3萬元。每個生產周期節省電能3萬kW·h左右，實現了再造煙葉預壓打包稱重系統的穩定性、準確性、可靠性全面提升，大大降低了打包超重的故障停機率，有效提高了打包機的實際工作效率，也保證了進入煙廠制絲線后的煙絲配比、卷煙配方的精準性以及卷煙的內在品質。有利于企業提質提量、節能降耗、控本增效。

參考文獻

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