CH透明紙熱封時(shí)間的MICROOⅡ程序控制設(shè)計(jì)

［摘 要］針對(duì)CH 透明紙熱封過(guò)度收縮使煙包變形的問(wèn)題，為降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數(shù)量，提高煙包外觀質(zhì)量，采用試驗(yàn)方法，分析可能引起CH 透明紙熱封過(guò)度收縮使煙包變形的因素，提出兩套解決方案，對(duì)兩套方案進(jìn)行對(duì)比分析，最終建立一套完善的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，通過(guò)上機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行與跟蹤統(tǒng)計(jì)分析，該方案可行，且能解決因短暫或間歇停機(jī)引起的透明紙熱封收縮導(dǎo)致煙包變形的問(wèn)題，達(dá)到了良好的應(yīng)用效果。

［關(guān)鍵詞］CH 透明紙包裝機(jī)；熱封；透明紙收縮變形；煙包變形；MICROO Ⅱ控制程序；OPC 人機(jī)界面；時(shí)間參數(shù)

［中圖分類(lèi)號(hào)］TS43 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）03–0013–03

1 現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

煙包外觀質(zhì)量是消費(fèi)者的第一印象，也是卷煙質(zhì)量的主要控制因素。透明紙包裝能提升煙包外觀質(zhì)量，但也易因過(guò)度熱封收縮而導(dǎo)致煙包變形。

在GDX1 小包透明紙熱封后直接進(jìn)入條盒包裝機(jī)的過(guò)程中，沒(méi)有關(guān)于對(duì)小包透明紙熱封后煙包外觀質(zhì)量的控制檢測(cè)，如果透明紙熱封后煙包有質(zhì)量問(wèn)題，將難以發(fā)現(xiàn)，尤其是在間隙停機(jī)過(guò)程中，熱封導(dǎo)致透明紙收縮后的煙包變形最難以控制。按每生產(chǎn)班次工作8h 計(jì)算，每臺(tái)GDX1 下游機(jī)平均停機(jī)次數(shù)約30 次，每1 次停機(jī)造成煙包變形的概率約70%，1 臺(tái)設(shè)備在每生產(chǎn)班次中就造成因透明紙熱封收縮后而使煙包變形的煙包數(shù)約為200 包。變形煙包在正常停機(jī)時(shí)間外能剔除，如果停機(jī)時(shí)間相對(duì)過(guò)短則不能剔除，存在變形的煙包就容易流入下道工序。查閱大量文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于透明紙熱封收縮后變形煙包的質(zhì)量控制的研究不全面，對(duì)降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數(shù)量沒(méi)有具體的研究。

2 研究目的與意義

煙包變形屬于煙包質(zhì)量缺陷，既影響煙包質(zhì)量，又降低卷煙產(chǎn)品的美譽(yù)度，更影響消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品的信賴(lài)。為解決因透明紙熱封收縮而使煙包變形的問(wèn)題，降低變形煙包的數(shù)量，文章旨在建立一套完善的程序控制，通過(guò)對(duì)MICROO Ⅱ控制系統(tǒng)源程序的修改，將停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的參數(shù)設(shè)置到OPC 人機(jī)界面上并設(shè)為可修改項(xiàng)，從而極大地降低因透明紙熱封收縮后使煙包變形的煙包數(shù)量；提高煙包透明紙質(zhì)量；降低原輔材料的消耗，節(jié)約成本；提高對(duì)烙鐵控制操作的快捷與自動(dòng)化。

3 CH透明紙熱封原理

軟盒煙包帶著透明紙進(jìn)入成型輪時(shí)，完成透明紙的U 型、兩端前折角與側(cè)面下長(zhǎng)邊的折疊，在成型輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，完成側(cè)面上長(zhǎng)邊的折疊和二次側(cè)面長(zhǎng)邊的熱封，在折疊通道，完成兩端折角并對(duì)兩端熱封。然后輸送至條盒包裝機(jī)。CH 透明紙熱封烙鐵由兩個(gè)電磁閥分別控制長(zhǎng)邊和前后端烙鐵動(dòng)作，當(dāng)編碼器檢測(cè)到機(jī)器有動(dòng)作時(shí)，電磁閥控制烙鐵靠近煙包，機(jī)械凸輪帶動(dòng)烙鐵對(duì)透明紙進(jìn)行熱封。當(dāng)機(jī)器停機(jī)時(shí)，電磁閥控制烙鐵離開(kāi)煙包。

4 煙包變形的原因分析

從CH 透明紙熱封原理來(lái)看，CH 包裝機(jī)的包裝運(yùn)行速度、不同透明紙材料、烙鐵的溫度控制、烙鐵的機(jī)械位置都可能對(duì)CH 透明紙熱封收縮導(dǎo)致煙包變形造成影響。故采用試驗(yàn)方法，對(duì)每項(xiàng)因素進(jìn)行分析。

4.1 速度對(duì)煙包變形的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，煙包透明紙的烙燙與CH 運(yùn)行速度有一定關(guān)系。機(jī)器運(yùn)行速度越快，設(shè)備損傷度越大，導(dǎo)致煙包外包質(zhì)量較差。但并不是機(jī)器速度越慢越好，當(dāng)機(jī)器低速運(yùn)行時(shí)，各種原輔材料的輸送性較差，容易產(chǎn)生輔料的堵塞、歪斜等故障，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了最大限度保證產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)對(duì)云南省曲靖卷煙廠(chǎng)制造一部各牌號(hào)產(chǎn)品的試驗(yàn)得出煙包包裹透明紙質(zhì)量穩(wěn)定時(shí)的機(jī)器運(yùn)行的最大速度，見(jiàn)表1。機(jī)器速度的限制，能最大程度保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高設(shè)備影響作業(yè)率。

然而通過(guò)對(duì)CH 運(yùn)行速度的限制，仍不能杜絕停機(jī)時(shí)透明紙熱封收縮使煙包變形的發(fā)生。改變CH 運(yùn)行速度，只能保證在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的煙包質(zhì)量，卻不能保證停機(jī)時(shí)煙包質(zhì)量。該試驗(yàn)結(jié)果表明，CH 運(yùn)行速度對(duì)透明紙熱封收縮導(dǎo)致煙包變形沒(méi)有影響，所以改變CH 運(yùn)行速度不能解決因透明紙熱封收縮而使煙包變形的問(wèn)題，也不能降低變形煙包的數(shù)量。

4.2 不同類(lèi)型透明紙對(duì)收縮變形的影響

對(duì)各個(gè)不同廠(chǎng)家不同規(guī)格型號(hào)的透明紙?jiān)诙鄠€(gè)機(jī)組上對(duì)比試用，通過(guò)對(duì)比來(lái)分析不同規(guī)格型號(hào)的透明紙材料經(jīng)熱封收縮后導(dǎo)致煙包變形的數(shù)量，從而分析不同規(guī)格型號(hào)的透明紙材料對(duì)透明紙熱封收縮導(dǎo)致煙包變形的影響程度。

通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的透明紙?jiān)诙鄠€(gè)機(jī)組試驗(yàn)使用，記錄不同牌號(hào)使用不同類(lèi)型的透明紙所產(chǎn)生的變形煙包數(shù)量。

當(dāng)停機(jī)時(shí)間在25 s 左右時(shí)，普通膜會(huì)產(chǎn)生收縮變形煙包。當(dāng)停機(jī)時(shí)間達(dá)到10 s 以上，就有可能產(chǎn)生收縮變形煙包，雖然停機(jī)剔除時(shí)間很短，但收縮變形煙包還是有可能流入下一道工序。由此可知，通過(guò)更換透明紙無(wú)法從根本上解決因透明紙收縮而產(chǎn)生變形煙包的問(wèn)題。

4.3 烙鐵位置對(duì)透明紙收縮變形影響

通過(guò)對(duì)烙鐵體機(jī)械位置的調(diào)整，能夠直接影響設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下煙包裹包透明紙的烙燙質(zhì)量。通過(guò)調(diào)整烙鐵的機(jī)械位置，從而調(diào)節(jié)烙鐵對(duì)煙包的壓緊度。通過(guò)試驗(yàn)得知，烙鐵體對(duì)煙包的壓緊度越大，則煙包的變形越大，易產(chǎn)生烙燙變形產(chǎn)品；反之，烙鐵體對(duì)煙包的壓緊度越小，則煙包的變形度越小，但當(dāng)烙鐵體離煙包太遠(yuǎn)時(shí)，容易產(chǎn)生假燙現(xiàn)象，從而產(chǎn)生外觀缺陷產(chǎn)品。為此，通過(guò)多次對(duì)17 臺(tái)設(shè)套備的烙鐵體位置調(diào)整，得出結(jié)論：當(dāng)烙鐵體與煙包的壓縮量為0.5 mm 時(shí)，設(shè)備在高低速運(yùn)行時(shí)既不會(huì)產(chǎn)生假燙現(xiàn)象，也不容易產(chǎn)生烙燙變形煙包，均能保證設(shè)備在高、低速運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)品質(zhì)量。此時(shí)烙鐵體機(jī)械位置最好。

雖然能通過(guò)改變烙鐵體機(jī)械位置可改變停機(jī)時(shí)對(duì)收縮煙包的影響，但為了保證設(shè)備在高低速運(yùn)行狀態(tài)下的產(chǎn)品質(zhì)量，必須將壓縮量調(diào)整為0.5 mm 左右，該壓縮量是固定的，所以只有通過(guò)其他方案來(lái)解決因停機(jī)時(shí)透明紙熱封收縮而產(chǎn)生變形煙包的問(wèn)題。

4.4 烙鐵溫度變化與電氣控制跟蹤試驗(yàn)

4.4.1 烙鐵材料與烙鐵溫度變化的試驗(yàn)

烙鐵溫度的變化與烙鐵材料的導(dǎo)熱有較大關(guān)系，故在試驗(yàn)中采用不同材質(zhì)的烙鐵進(jìn)行上機(jī)試驗(yàn)。金屬中金、銀、銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)在330～360（W/mK），鋁的熱導(dǎo)熱系數(shù)在200（W/mK）左右，但金銀成本價(jià)格較高，不易試驗(yàn)。對(duì)不同材質(zhì)烙鐵的熱傳導(dǎo)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，得出不同材質(zhì)烙鐵的熱傳導(dǎo)系數(shù)。再對(duì)4 組常見(jiàn)材質(zhì)的烙鐵進(jìn)行上機(jī)運(yùn)行，通過(guò)上機(jī)試驗(yàn)，綜合比較不同材質(zhì)烙鐵的性能。

鋁作為烙鐵材料合適。但在實(shí)際生產(chǎn)中，鋁材質(zhì)烙鐵仍不能解決在停機(jī)時(shí)因透明紙收縮而使煙包變形的問(wèn)題。

4.4.2 更換不同類(lèi)型的測(cè)溫元件的對(duì)比試驗(yàn)

通過(guò)不同材質(zhì)不同產(chǎn)地的熱電偶的上機(jī)試驗(yàn)，在將溫度漂移量控制得較好的前提下，當(dāng)設(shè)備正常高速運(yùn)行時(shí)，溫度較為穩(wěn)定可靠。但當(dāng)機(jī)器停止時(shí)，變形煙包仍然產(chǎn)生，所以通過(guò)更換不同類(lèi)型的測(cè)溫元件不能解決因CH 停機(jī)時(shí)透明紙熱封收縮使煙包變形的問(wèn)題。

5 解決方案

5.1 烙鐵的驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的速度低，烙鐵停留在煙包上的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，即使在停機(jī)狀態(tài)下煙包能離開(kāi)烙鐵，啟動(dòng)時(shí)其后的煙包也會(huì)產(chǎn)生收縮變形。因此，設(shè)計(jì)能在CH 包裝機(jī)停機(jī)時(shí)煙包錯(cuò)開(kāi)烙鐵的伺服驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)具有重要意義。

由于GDX1 包裝機(jī)CH 部分為變頻器控制的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在正?；蚬收贤C(jī)時(shí)，PLC 斷開(kāi)變頻器使能信號(hào)，變頻器不輸出電流，機(jī)器靠慣性制動(dòng)停機(jī)，所以CH 的停機(jī)相位具有隨機(jī)性。為了解決停機(jī)時(shí)煙包透明紙被烙鐵溫度烤焦而收縮變形，必須增加伺服驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)，當(dāng)機(jī)器停止時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行使齒形輪停留在特定相位。通過(guò)圖紙資料和試驗(yàn)分析，該系統(tǒng)改造難度大，改造成本高，該項(xiàng)目立項(xiàng)難度較大，基本不能實(shí)施，只有通過(guò)其他方案解決CH 停機(jī)時(shí)產(chǎn)生變形煙包問(wèn)題。

5.2 MICROOⅡ程序控制方案

通過(guò)對(duì)以上4 個(gè)可能因素試驗(yàn)的整理分析，最終確定導(dǎo)致透明紙熱封收縮變形的原因是：每次CH 停機(jī)后，烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間相對(duì)過(guò)長(zhǎng)，而原GDX1的OPC 上無(wú)修改烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間參數(shù)，該參數(shù)為MICROO Ⅱ程序固化參數(shù)，不允許廠(chǎng)家更改參數(shù)。MICROO Ⅱ源程序中設(shè)置烙鐵離開(kāi)煙包時(shí)間為2 s，短時(shí)間停機(jī)都能使煙包發(fā)生變形，只有當(dāng)停機(jī)時(shí)間達(dá)到MICROO Ⅱ程序設(shè)定的剔除時(shí)間時(shí)，變形煙包才會(huì)剔除，否則變形煙包將流入下一道工序，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以，對(duì)MICROO Ⅱ源程序修改，將修改后的程序?qū)懭隡ICROO Ⅱ控制程序中。

同時(shí)，在OPC 上，增加停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間參數(shù)并設(shè)定為可修改項(xiàng)。在OPC 上的時(shí)間參數(shù)范圍設(shè)為0～2 000 ms，根據(jù)不同牌號(hào)設(shè)置停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的不同時(shí)間。

經(jīng)過(guò)開(kāi)機(jī)運(yùn)行和觀察取樣，最終確定把烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間參數(shù)設(shè)定為60 ms。經(jīng)過(guò)上機(jī)試驗(yàn)運(yùn)行，再?zèng)]發(fā)現(xiàn)有因透明紙熱封過(guò)度收縮使煙包變形的問(wèn)題而導(dǎo)致煙包流入到下道工序中，最終解決了因短暫或間歇停機(jī)引起的透明紙熱封收縮變形導(dǎo)致的煙包變形問(wèn)題。

6 試驗(yàn)效果與跟蹤分析

目前GDX1 機(jī)型已經(jīng)全部修改完MICROO Ⅱ關(guān)于停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的程序，并在OPC 上設(shè)置調(diào)節(jié)停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間參數(shù)項(xiàng)。對(duì)車(chē)間17 臺(tái)GDX1 設(shè)備進(jìn)行為期10 個(gè)生產(chǎn)工作日的跟蹤統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)改進(jìn)前后變形煙包數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

該MICROO Ⅱ程序控制能極大地降低因透明紙熱封收縮變形后使煙包變形的煙包數(shù)量，提高煙包透明紙質(zhì)量，證明該試驗(yàn)效果良好。1 臺(tái)設(shè)備每天產(chǎn)生變形煙包平均約為606 包，即1 臺(tái)設(shè)備在每個(gè)生產(chǎn)班次（8 h）產(chǎn)生202 包變形煙包。在改進(jìn)后，1 臺(tái)設(shè)備每天產(chǎn)生變形煙包平均約為15 包，即1 臺(tái)設(shè)備在每個(gè)生產(chǎn)班次（8 h）產(chǎn)生5 包變形煙包，在這5 包變形煙包中，包括停機(jī)時(shí)間超過(guò)停機(jī)剔除時(shí)間造成的正常剔除煙包，對(duì)改進(jìn)前后變形煙包的統(tǒng)計(jì)分析表明：該MICROO Ⅱ程序控制能極大地降低原輔材料消耗，節(jié)約成本，提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)可能引起CH 透明紙熱封過(guò)度收縮變形而使煙包變形的問(wèn)題進(jìn)行分析，采用試驗(yàn)方法，最終確定建立一套完善的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，該方案可行，且效果良好。通過(guò)試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論。

（1）通過(guò)對(duì)MICROO Ⅱ控制系統(tǒng)源程序的修改，在OPC 人機(jī)界面上增加停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間參數(shù)項(xiàng)，并設(shè)為可修改項(xiàng)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。

（2）調(diào)節(jié)烙鐵體機(jī)械位置，將壓縮量調(diào)整為0.5 mm左右，可保證設(shè)備在高、低速運(yùn)行狀態(tài)下的產(chǎn)品質(zhì)量，但不能解決因透明紙熱封收縮變形而使煙包變形的問(wèn)題。

（3）MICROO Ⅱ程序控制方案能極大地降低因透明紙熱封收縮變形后使煙包變形的煙包數(shù)量，提高煙包透明紙外包質(zhì)量，更提高對(duì)烙鐵控制的快捷與自動(dòng)化。

（4）文章建立一套完善有效的MICROO Ⅱ程序控制解決方案，通過(guò)設(shè)置停機(jī)時(shí)烙鐵離開(kāi)煙包的時(shí)間，對(duì)烙鐵離開(kāi)煙包進(jìn)行時(shí)間控制。但對(duì)每個(gè)機(jī)組的參數(shù)設(shè)置，應(yīng)綜合考量機(jī)組其他因素的影響，以試驗(yàn)確定的時(shí)間參數(shù)60 ms 為標(biāo)準(zhǔn)，在一定范圍內(nèi)調(diào)整。如何建立統(tǒng)一精確的程序控制將是后續(xù)工作研究的方向與重點(diǎn)。

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