濾棒發射管道自動清堵系統的設計與應用*

田惠蘭

(湖南中煙工業有限責任公司,湖南 郴州 423000)

0 引 言

近年來，隨著我國工業技術的不斷發展，卷煙廠內設備自動化成為了煙草設備發展的趨勢。為了降低勞動強度，提高生產率，越來越多的煙草廠引入了濾棒發射裝置來將濾棒從發射機處發射到濾棒接收站處。但濾棒發射在經過長時間工作以后，難免會造成堵塞的問題。為了對被堵塞的濾棒發射管道進行清堵，筆者設計了一套自動清堵系統，用以提高生產效率，降低人工勞動強度。

1 濾棒發射管道清堵系統設計

1.1 結構與原理

全自動濾棒管道清堵裝置包括反吹裝置、自動拔管裝置。反吹裝置用于濾棒輸送管道堵塞時清理濾棒的裝置，將一定壓力的壓縮空氣從卷煙機濾棒入口端反向流向發射機出口端，使堵塞的濾棒從管道中清理出來。反吹裝置由控制系統、卷煙機反吹裝置、發射機自動拔管裝置組成，實現管道的全自動清理功能，如圖1所示。

圖1 全自動濾棒管道清堵裝置示意圖

自動拔管裝置由平移氣缸和升降氣缸組成，啟動反吹后，平移氣缸分離，經過屏幕運行參數設置的平移時間后，升降氣缸下降，使得管道分開一定距離并相互錯開，處于不同平面內，再經過屏幕運行參數設置的下降時間后系統進入反吹操作。氣缸動作壽命平均為800萬次，整套裝置采用鋼材固定，結構牢靠，性能穩定，如圖2所示。

圖2 自動拔管裝置安裝位置圖

濾棒發射管道自動清堵系統啟動后，發射機發出的脈沖信號通過濾棒交換系統反饋至堵塞檢測裝置控制器，在設定時間內沒有接收到發射機發出的信號，即判斷該條濾棒輸送通道發生了堵塞，人機界面會將堵塞管道報警提示，指引工作人員進行反吹操作，由工作人員在觸摸屏上進行反吹清理操作，無需人工拆管清理。

1.2 工藝流程

1.2.1 濾棒正常輸送工藝流程

發射機，自動拔管裝置，交換中心，反吹清堵裝置，接收機通過網絡通訊方式連接成一個有機整體。在交換中心與反吹裝置處配置有濾棒堵塞檢測功能，當出現濾棒堵塞或者接收機請求清掃管道時，系統自動采集接收機對接的發射機發射通道，啟動自動拔管裝置將自動管道拔開，然后再啟動自動反吹裝置。如圖3所示。

圖3 濾棒正常輸送工藝流程

1.2.2 防堵裝置清堵流程

濾棒輸送發生堵塞時：①發射機停止發射慮棒；②自動拔管裝置的拔插氣缸和頂升氣缸先后退回，使快拔接頭斷開對接；③反吹清堵裝置反吹清堵(步驟如圖4所示)。

圖4 濾棒輸送發生堵塞時防堵裝置清堵流程

清堵完畢后：①反吹吹氣口斷氣；②反吹清堵裝置氣缸頂出,恢復到正常輸送狀態；③頂升氣缸跟拔插氣缸先后頂出，恢復正常輸送狀態；④發射機啟動。

2 設計應用

2.1 管道堵塞檢測方式的設計與實驗

管道堵塞檢測方式：系統通過發射機發射信號、交換中心堵塞檢測信號、反吹裝置堵塞檢測信號、接收機入口到位檢測信號等方式檢測堵塞。并分段自動診斷，確定濾棒堵塞的大概位置。當系統檢測管道堵塞后，自動清堵系統發出報警/燈閃爍提示。然后系統自動或手機執行濾棒反吹清堵程序。

實驗過程如下：①當發射機收到要料信號時，發射機開始發射濾棒并將發射信號反饋至濾棒交換系統，然后輸送到對應的接收機，此時為正常工作狀態；②當交換中心接收到濾棒堵塞信號，而反吹裝置與接收機入口到位檢測裝置沒有檢測到信號時，說明濾棒堵塞在反吹裝置與發射機之間的管道中；③當反吹裝置與接收機入口到位檢測裝置均檢測到堵塞時，說明濾棒已經堵塞到接收機入口或者接收機濾棒儲存庫已經滿料。此時，接收機繼續開機運行，當運行至接收機濾棒儲存庫處于低位料位時，反吹裝置與接收機入口到位檢測裝置的堵塞信號還沒有解除，說明反吹裝置前端管道已經發生堵塞；④當自動清堵系統檢測到以上堵塞信號或未自動解除堵塞信號，控盒相應的指示按鈕燈閃爍。此時，系統自動執行反吹或者操作人員啟動反吹執行程序；⑤當操作人員按下閃爍指示燈，即可通過反吹裝置使用壓縮空氣將濾棒從接收端反吹到發射端的廢料箱中。待濾棒發射管道中無濾棒輸出時，清堵裝置正常狀態，整個清堵工作結束。

綜上所述，在系統安裝調試階段可以人為模擬濾棒堵塞情況，然后啟動反吹執行程序，檢驗實驗效果。

2.2 管道清堵方式的設計與實驗

濾棒管道清堵反吹裝置的主要由堵塞檢測機構、斜吹機構和提升反吹機構組成。

(1) 堵塞檢測機構由有機玻璃管、傳感器和傳感器支架組成，即用于管道堵塞檢測，也可便于人工觀察管道堵塞狀況，有機玻璃管如圖5所示。

圖5 有機玻璃管

(2) 斜吹機構的功能是當管道堵塞時利用壓縮空氣通過小斜孔將兩有機玻璃管間的濾棒吹開，為下一工序反吹做準備。

(3) 提升反吹機構是由提升氣缸和反吹桿組成，濾棒正常輸送時反吹桿上的通孔與輸送管道接通，當系統啟動反吹程序時，斜吹機構將兩有機玻璃管間的濾棒吹開后，提升氣缸將反吹桿提升，讓桿上的反吹孔接通輸送管道，壓縮空氣對輸送管道進行反吹。

清堵反吹裝置安裝在接收機上方的天花上，避免堵塞時人工清理管道，提高了實際生產效率，節省了人力、物力，三維結構圖如圖6所示。

圖6 清堵反吹裝置三維結構圖

2.3 管道疏通后檢測方法的設計與實驗

堵塞的濾棒反吹完畢后，濾棒輸送程序啟動后，發射機發出的發射信號通過濾棒交換系統反饋至堵塞檢測裝置控制器，在設定時間內接收到相應的發射機發出的脈沖信號，并且接收機濾棒儲存庫開始正常緩存濾棒，即管道屬于疏通狀態。

3 電控系統

根據卷煙廠的不同需求，控制系統可選用德國SIEMENS公司或者美國AB公司的Controllogix5500系列控制系統。系統配置有現場操作的觸摸屏人機界面，方便現場的操作、參數設置和系統監控。也可以選裝上位監控系統，進行集中監控。

參數設置以及數據統計。管道信號控制系統如圖7所示。

4 結 論

濾棒發射管道自動清堵系統解決了濾棒經常堵塞的問題，大大降低了工人的勞動強度，避免管道堵塞需人工參與管道清理的問題，提高了生產效率，裝置的自動化程度也真正實現了現代化煙草企業的自動化標準。該系統具有以下優點：

(1) 采用模塊化設計，針對企業的設備情況可隨時進行擴充。

(2) 滿足濾棒管道正常輸送，濾棒堵塞時又能自動將濾棒反吹清除出來。

圖7 管道信號控制系統

(3) 自動拔管裝置的連接通過特殊設計，保證濾棒輸送過程中的氣密性。

(4) 配置濾棒集中收集盒，將系統反吹清除出來的濾棒集中收集，不至于現場凌亂不堪。

(5) 系統將發射機，自動拔管裝置，濾棒交換站，反吹清堵裝置，接收機連接有機整體，通過信號互鎖功能快速判斷濾棒堵塞的位置，并實現自動清堵功能。

(6) 系統配置有現場操作的觸摸屏人機界面，方便現場的操作、參數設置和系統監控?？蛻粢部梢赃x裝上位監控系統，進行集中監控、參數設置以及數據統計。