GD 包裝機條包大透明偏移檢測裝置設計

陳天麗，桂 圓，林云飛

（湖北中煙工業有限責任公司武漢卷煙廠，湖北武漢 430040）

0 引言

意大利GD 公司生產的軟硬盒包裝機組，包裝速度為400包/min，目前在國內煙草企業中應用廣泛。在實際應用中，該機組經常出現條包透明紙包裝偏移、缺失等質量問題。GD 包裝機組的條包透明機CV 部分，原設計中沒有透明紙包裝質量檢測裝置[1]，透明紙在包裹煙包過程中，若出現散包或爛包現象，不合格條包就會流入成品中或者堵塞在條煙輸送線上，從而影響卷煙品牌形象和生產運行。目前煙草行業通常采用視覺檢測系統檢測透明紙偏移、缺失煙，由于視覺檢測透明紙受光線影響較大，同時受條盒顏色影響，因此誤剔率和漏剔率較高，檢測效果不理想[2]。另外，受到包裝機結構緊湊限制，一些煙廠條外觀視覺檢測裝置安裝在裝封箱設備前，包裝機生產的大透明質量缺陷條包會導致條煙輸送線堵塞，導致設備停機，影響生產運行。因此，通過分析條包透明紙包裝成型的工藝流程，采用中央控制器PLC、光電傳感器、繼電器等設計一種CV 條包透明紙檢測系統，解決條包透明偏移、缺失問題。

1 問題分析

GD 本機沒有條包大透明偏移檢測裝置，由于設備運行時有很多不穩定因素，經常會有大透明缺陷條煙的出現，造成條煙上提升機后引起條煙輸送線堵塞或缺陷條煙直接流入市場，影響生產運行和產品質量。針對現有設備條包質量檢測不足和要求，條包大透明偏移檢測裝置要解決的技術問題是提供一種檢測裝置和控制系統，保證缺陷檢測的可靠性和缺陷條包剔除的準確性。

2 系統設計

CV 條包透明紙檢測系統主要由檢測器、PLC 及原機的剔煙裝置組成。檢測器主要檢測條包到位、條包大透明紙折角、缺陷條包移位的位置，當檢測到透明紙折角位置不正確時，將信號傳送給PLC[1]，由PLC 控制移位步數后控制原機剔除閥剔煙，從而對透明紙的偏移、缺失缺陷和剔除整個過程進行監控。

2.1 檢測器

該系統選用美國Banner 公司PBCT46U 光纖及DF10UPFPG 光纖放大器檢測透明紙的有無、偏移。在GD 包裝機輔機CV 條包第一提升通道到第二提升通道中間位置，安裝條透明偏移檢測器盒體，結構示意圖如圖1 所示。在CV 第一提升通道安裝反射式同步光纖，觸發條透偏移檢測光纖工作。為了檢測第一提升通道條煙是否往第二提升通道提升，在檢測器盒中間安裝一個條包到位反射式光纖檢測條包是否到位，以檢測器盒體中點為基準左右等距離平行安裝2 個反射式光纖，判斷透明紙的折角位置是否正確，2 個反射光纖距離可調動，常規硬包大透明定長切割寬度為350 mm，暫設置為340 mm。2 個光纖中任何一個未檢測到透明紙折角時，判定透明紙偏移、缺失，PLC 中央處理器接收到信號后將該煙包剔除。檢測器盒體結構示意圖如圖1 所示。

2.2 電路設計

圖1 檢測器盒體結構示意

圖2 檢測系統電路

選用西門子S7-200 CN PLC 作為中央處理器。PLC 通過450 號線（24 V 正），451 號線（24 V 負）供電，7 芯電纜將輸入點和剔除繼電器常開觸點連接到電柜3X500 插頭內。PLC S7-200 CN 設計5 個輸入信號和1 個輸出信號，電路連接如圖2 所示。I0.0 為檢測器盒體內條包到位反射式檢測光纖信號，I0.1、I0.2 為大透明左右兩邊折角有無反射式檢測光纖信號，I1.0 為CV 第一提升通道同步檢測光纖信號，I1.1 為條包剔除口移位反射式檢測光纖信號。其中I0.0 接到3X500 的A1 腳，I0.1 接到3X500 的A2 腳，I0.2 接到3X500 的A3 腳，I1.0 接到3X500 的A4 腳，I1.1 接到3X500 的A5 腳。PLC 的Q0.0 輸出點接剔除繼電器的A1 腳，A2 腳接451 號線（24 V 負），剔除繼電器一對常開觸點接到3X500 的A6、A7 腳。剔除電磁閥采用原CV 剔除口的電磁閥，PLC 的剔除信號傳遞給原機器上的剔除按鈕，由原機的控制器控制電磁閥剔除不合格條煙。

2.3 程序設計

條煙到達檢測器盒體正下方時，第一提升通道上同步檢測會觸發一次，同步檢測給檢測盒一個使能信號，盒體內條包到位光纖檢測條包到位，左右兩邊的光纖檢測大透明折角。在檢測到條包到位的條件下，正常包裝的條包，大透明在CV 第一提升通道到第二提升通道中間折角完整，可被光纖100%檢測到的，左右兩側光纖有任意一個或兩個同時沒有檢測到折角，判定大透明發生了偏移或缺失。檢測出大透明缺陷條包后，PLC 控制CV條包出口光纖開始計數。條透明偏移檢測點到剔除點的移位步數為固定步伐，當程序判斷缺陷條包到達剔除口時，PLC Q0.0輸出接通控制剔除繼電器，繼電器得電后常開觸點閉合給CV本機剔除口信號，利用原機剔除閥，準確剔除缺陷條包。

3 應用效果

材料：黃鶴樓硬金砂產品（由湖北煙工業有限責任公司武漢卷煙廠提供），大透明定長切割長度為350 mm。

設備：ZB45 包裝機組（上海煙機有限責任公司）。

環境：在車速慢速運行380 包/min 穩定運行30 min 情況下，再進行試驗。

方法：人為每隔2 min 制造4 條包透明紙缺失條煙產生。人為調試使得以檢測器盒體中點為基準左右等距離平行安裝2個反射式光纖距離為340 mm 時，每隔2 min 制造4 條包透明紙偏移（大透明分別向左、向右邊偏移5 mm 條煙各2 條）條煙產生。人為調試使得以檢測器盒體中點為基準左右等距離平行安裝2 個反射式光纖距離為346 mm 時，每隔2 min 制造4條包透明紙偏移（大透明分別向左、向右邊偏移2 mm 條煙各2條）條煙產生，檢查CV 出口接煙盒缺陷煙條數。條透明缺陷識別結果見表1。

由表1 可見，該檢測裝置能夠準確地對所有條包透明紙缺失和偏移進行檢測識別。在測試缺陷收集盒中，有4 條無透明紙缺陷條煙和8 條透明紙偏移缺陷條煙，檢測準確率達到100%。

4 結束語

設計一種GD 包裝機條包透明紙缺陷檢測系統，應用效果表明，GD 包裝機安裝條包透明紙偏移檢測系統后，條包透明紙散缺失和偏移的不合格條煙剔除率為100%，條煙輸送線上因條包散開造成堵塞導致設備停機事故次數為0，檢測裝置應用檢測結果表明，解決了GD 條包透明紙質量缺陷檢測問題，減少條煙輸送線堵塞問題。

表1 條透明缺陷識別結果