熊 浩
(安徽中煙工業有限責任公司蕪湖卷煙廠,安徽蕪湖 241000)
隨著卷煙生產技術的飛速發展,卷煙工業取得了長足的進步,消費者對卷煙品質要求的提高,也促成了卷煙廠對卷包設備“更高效、更穩定”的追求和探索。近年來,細支煙市場逐漸形成,ZB42 包裝機作為卷煙廠5.4 mm 卷煙包裝生產線,其設備效率直接影響超細支卷煙產能,因此在不影響產品質量的前提下,如何改進該設備,提高其自動化水平,提升設備效率成為卷接包車間相關技術人員攻關方向。
ZB42 包裝機為天津華一機械設備公司設計制造,其電控系統、自動化水平、生產速度等均處于較低水平。該機經適應性改造后,在車間包裝直徑為5.4 mm 超細支卷煙。在生產過程中,當小包透明紙包裝機發生故障時,其小包包裝機能照常生產,此時生產的大量煙包只能在小包透明紙包裝機正常運行時由人工補入煙包輸送通道,這樣不僅補包效率不高,而且會使輸送通道堵塞,影響產品質量與設備效率。為此,需要在小透包裝機輸送帶加裝小包補包器,便于小包自動補包,提高該機生產效率。
可行性分析:
(1)設備電氣兼容性:ZB42 包裝機原機電器控制系統采用的是通用型PLC,具有良好的兼容接口,可以通過設計外圍模塊實現檢測功能。
(2)設備實際狀況:小組對ZB42 小包包裝機與小透包裝機仔細分析,發現小透包裝機默認運行速度略大于小包包裝機,且小包包裝機與小透包裝機之間通道足夠長,能安裝下補包器。
結論:在煙包輸送通道上設計一種補包器裝置,使煙包能根據輸送通道上煙包數量自動補包,是可以實現的。
通過對該機小包包裝機與小透包裝機運行情況及其連接通道的綜合研究,對補包器安裝點選擇、補包方式選擇以及控制方式與檢測器的選擇進行了詳細分析。
因為煙包產生于小包包裝機單獨運行,因此補包器安裝于小包包裝機與小透包裝機之間,但兩機之間輸送通道較長且安裝有稅票機,因此其安裝位置有多處。
位置1:稅票機入口通道。該通道處于小包機與稅票機之間,該通道由平皮帶輸送煙包,連續運行,因此可以安裝補包器,但由于其長度較短,緩沖較少,且煙包為縱向傳輸,如安裝補包器易發生煙包堵塞。
位置2:稅票機出口通道。該通道位于稅票機出口,其采用鏈式輸送煙包,連續橫向輸送煙包,但當稅票機上游無煙包時,該輸送鏈停止運行,且該輸送通道較短、煙包緩沖較少,因此位置2 不適合安裝補包器。
位置3:小透機入口輸送帶。該通道位于小透機入口長度較長,其為平皮帶橫向輸送煙包,設備運行時為連續運行,但其運行控制由該通道上光電檢測控制,當煙包數量達最大位置時,皮帶電機啟動,當煙包數量達到最小位置時,皮帶電機停止。但通道上裝有多個檢測器與其他裝置,不便于安裝補包器。
經多次分析,綜合3 個安裝位置優劣以及改造難度,最終選擇位置3,因為其具有連續運行,方便控制啟停,且通道相對較長,因此決定對原通道進行必要的改進,將原通道第一位置檢測器前移,第二、第三檢測器后移,扶煙輥后移,讓出足夠的空間安裝補包器。
目前國內常見的包裝機補包器均為重力補包器和側推補包器,其各有優劣。
重力式補包器:補包器煙庫安裝于補包位置正上方,當需要補包時,松開煙庫夾緊氣缸,煙包受重力作用掉落到需要補包位置,完成補包,該補包器具有結構簡單,補包成功率高,不易損壞煙包的優點,目前所有的ZB45 包裝機均采用重力補包器。
側推式補包器:補包器煙庫安裝于補包位置側方,當需要補包時,由推煙耙將煙庫最低位置一包煙(一垛煙)推入補包位置,完成補包,該補包器適用于大多數補包位置,但其易出現夾包,補包歪斜等現象,造成輸送通道堵塞。
根據安裝位置與設備運行狀況,決定采用側推式補包器,因為該處如果安裝重力補包器,因輸送通道上無法安裝底部托起氣缸,易造成煙庫煙包與輸送通道上煙包摩擦,發生堵塞或煙包損壞,因此只能采用側推式補包器。煙庫安裝于輸送通道左側,當需要補包時,補包器向煙包輸送通道上側推入1 包煙,因為輸送通道處于運行狀態,因此在推煙耙動作的同時,煙包扶持氣缸也動作,扶持住煙包防止煙包歪斜,卡在輸送通道上。
因為補包器需執行一系列邏輯動作,因此采用車間最為常用的西門子S7-200 PLC 作為補包器控制器,因其使用廣泛、編程簡單,且運行穩定可靠。
為了實現補包功能,在補包器需由檢測器檢測輸送通道上相應區域有無煙包,如果沒有煙包則立即啟動補包。最佳方案流程如圖1 所示。檢測器對比見表1。
圖1 最佳方案流程
表1 檢測器對比表
圖2 控制系統電路
程序采用S7-200 梯形圖設計,其輸入、輸出點定義如下:
I0.0:輸送通道煙包檢測;
I0.1:氣缸磁性開關;
I0.2:煙庫煙包檢測
Q0.0:煙包推耙電磁閥;
Q0.1:輸送帶啟動信號。
程序梯形圖如圖3 所示。
圖3 PLC 程序梯形圖
將補包器安裝到20#ZB42 包裝機后,對整個補包裝置進行集成測試。驗證結果表明,無論是靜態補包還是動態補包,該裝置均運行正常,且各項功能均達到預期要求。
通過對ZB42 小包包裝機與小透包裝機運行情況及其連接通道的綜合研究,對補包器安裝點選擇、補包方式選擇、控制方式與檢測器的選擇進行了分析、安裝和測試,實現了小包補包器的功能,該裝置實際安裝運行后有效提高了該機自動化水平,并且進一步提升了設備效率。