CH盒外透明紙包裝機補煙器PLC控制的設(shè)計及應(yīng)用

陳艷琴

（吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司長春卷煙廠，吉林 長春130000）

0 引言

CH盒外透明紙包裝機是ZB25型軟盒硬條包裝機的輔機，其輸出轉(zhuǎn)盤上的補煙庫內(nèi)最底層煙包在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的過程中始終與輸出轉(zhuǎn)盤各工位的上層煙包處于不斷摩擦狀態(tài)，嚴重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量；且在CH產(chǎn)生的不合格煙包被自動剔除后，補煙庫是依靠煙包自重下落的原理對輸出轉(zhuǎn)盤中的空位進行補煙，此種方式易造成補煙卡煙現(xiàn)象?；谝陨先毕?，必須對補煙庫控制功能加以改進。

1 CH部分的工藝流程簡介

CH是ZB25型包裝機的小盒透明紙成型部分，如圖1所示，從主機傳送過來的煙包1通過輸送帶進入CH推包器2，推包器將煙包定位后按時推入輸入通道3，輸入通道再將煙包傳入裝有6個盒模的成型輪4，通過順時針間歇傳動的成型輪、折疊煙道、煙包熱封裝置及提升機構(gòu)5，已完成盒外透明紙包裝并堆疊成2層的煙包被送入輸出轉(zhuǎn)盤的工位1（圖1中6處），隨著輸出轉(zhuǎn)盤的逆時針間歇旋轉(zhuǎn)，2層煙包分別經(jīng)過工位2、剔除工位3（圖1中7處）、補煙庫所在工位4（圖1中8處），經(jīng)輸出工位5（圖1中9處）被機器推向硬條包裝機。當(dāng)CH檢測到有不合格煙包時，壞包將在位置7由剔除裝置剔出，此處產(chǎn)生的空位由補煙庫11內(nèi)的煙包對其進行填補。

圖1 CH部分的工藝流程圖

圖1 中，在設(shè)備正常運轉(zhuǎn)的過程中，輸出轉(zhuǎn)盤間歇運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤內(nèi)的上層煙包始終與煙包補償庫最底層的煙包處于不斷摩擦狀態(tài)，勢必對煙包的外觀材料造成輕微磨損，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)出現(xiàn)壞包時，剔除裝置將壞包剔除后，輸出轉(zhuǎn)盤中的剔除工位出現(xiàn)空缺，隨著設(shè)備的運轉(zhuǎn)該空位轉(zhuǎn)到下一個工位時，煙包補償庫通過其內(nèi)煙包自然下落的方式對空位進行填補，此種補煙方式存在弊端。

2 原設(shè)計存在的問題

ZB25型包裝機CH部分缺盒補煙裝置在原設(shè)計上存在缺陷，其原理是利用補煙庫內(nèi)煙包的自重自然下落進行補煙，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于煙包摩擦歪斜造成的卡煙現(xiàn)象。另外，因為補煙庫沒有煙包夾持裝置，其最下面的煙包一直在與生產(chǎn)線上的煙包進行摩擦，極易造成小盒透明紙出現(xiàn)劃痕。綜上所述，原設(shè)計的純機械式補煙機構(gòu)會在生產(chǎn)中產(chǎn)生一定數(shù)量的不合格品，造成浪費，并影響到設(shè)備連續(xù)運行時的工作效率和機械部件壽命，因此，對其進行改進是十分必要的。

3 改進思路

（1）為避免煙包相互摩擦，應(yīng)加裝補煙庫煙包夾緊提升裝置，以便在正常生產(chǎn)不進行補煙時，讓補煙庫底層煙包高出輸出轉(zhuǎn)盤一定尺寸并保持。

（2）為解決補煙卡煙現(xiàn)象，應(yīng)在程序控制上保證夾緊和提升兩套機構(gòu)動作順序的正確性。

（3）為實現(xiàn)自動補煙控制，必須完成兩個方面的工作，一是檢測不合格品剔除后在輸出轉(zhuǎn)盤上形成的空位，二是用同步開關(guān)對此空盒模進行定位。

（4）電氣部分的執(zhí)行件應(yīng)選用快速響應(yīng)的電磁氣閥，避免煙包黏連卡阻。

4 PLC、傳感器及電磁閥在對補煙庫實現(xiàn)自動控制中的選用

為改進CH補煙庫控制功能，在所用元器件選型上做如下幾點考慮：

（1）因為輸入／輸出點不多，因此PLC的選用著重考慮三菱FX系列PLC，該產(chǎn)品的編程易于著手。

（2）便于其他維修人員維修，程序易于掌握和更改。

（3）從經(jīng)濟實用性考慮，節(jié)約資金。

綜上所述：根據(jù)設(shè)備工藝流程和設(shè)計思路，應(yīng)用2個輸入元件和2個輸出元件即可實現(xiàn)控制功能，故PLC選用I／O點12位或14位的微型PLC就能滿足控制要求。從所用I／O點數(shù)可選擇三菱FX1S－14MT－D型PLC，其輸入電源為DC24V，輸入點為8點，輸出點為6點，滿足點數(shù)控制要求，同時也滿足PLC內(nèi)存對I／O接點控制余留10%空位的要求。另外，輸入信號的選用應(yīng)根據(jù)安裝位置和檢測物體來決定，采用檢測距離為2～4mm的反射式光電開關(guān)即可實現(xiàn)檢測功能，故選用了型號為BGS－S08N0535F的DC24V光電開關(guān)，輸出元件選用2個2位五通電磁閥，型號為 VFS1120－5DB－01，DC24V。

5 按改進思路編寫PLC程序

按照改造思路，該裝置有2點輸入、2點輸出。2點輸入：空包檢測信號B1對應(yīng)的PLC輸入點為X003，同步光電檢測信號B2對應(yīng)的PLC輸入點為X001；2點輸出：夾緊電磁閥YV1對應(yīng)的PLC輸出點為Y001，提升電磁閥YV2對應(yīng)的PLC輸出點為Y000。

故控制程序如圖2所示。

圖2 PLC梯形圖

控制原理為：在輸出轉(zhuǎn)盤作逆時針間歇傳動的過程中，當(dāng)出現(xiàn)的不合格煙包在剔除工位被剔除時，在空包檢測工位出現(xiàn)空包，空包檢測信號B1狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其輸入點X003狀態(tài)由“1”變?yōu)椤?”。等到同步光電檢測信號B2對應(yīng)的輸入點X001狀態(tài)為“1”時，確定轉(zhuǎn)盤盒模運行到停止工位，則對計數(shù)器C0進行復(fù)位，并使輸出繼電器Y001和Y000動作，夾緊電磁閥YV1和提升電磁閥YV2相繼得電松開。此時隨著輸出轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，空包工位正好轉(zhuǎn)到下一個工位，將補煙庫最底層的2盒煙包落下完成補煙。當(dāng)再旋轉(zhuǎn)一個工位的時候，由同步光電檢測信號B2控制的計數(shù)器C0計數(shù)值已到2個，計數(shù)器產(chǎn)生輸出，并復(fù)位Y001輸出，夾緊電磁閥YV1失電先將煙包夾緊。當(dāng)Y001下降沿來的時候，定時器T1得電自鎖開始計時，經(jīng)過2s的延時使Y000失電，控制提升電磁閥YV2將補煙庫內(nèi)煙包向上提升；在Y000失電的同時，即對定時器T1進行復(fù)位，Y000受限條件解除，從而為執(zhí)行下一個工作循環(huán)做好準備。

6 安裝及接線

6.1 根據(jù)設(shè)計思路，確定兩輸入信號位置

將空包檢測光電開關(guān)安裝在CH剔除口對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)盤工位上，同步檢測光電開關(guān)安裝在空包檢測工位的對面工位。

6.2 安裝兩電磁閥及機械執(zhí)行機構(gòu)

將電磁閥和執(zhí)行機構(gòu)分別安裝在補煙庫兩側(cè)，并進行氣路的連接。

6.3 PLC位置的確定及安裝

考慮選用的PLC體積較小，且為了接線方便，將PLC安裝在了輸出轉(zhuǎn)盤后面的CH設(shè)備機體上，以便于DC24V電源從附近原機端子箱引出。

6.4 繪制控制線路接線圖

接線前，為確保接線無誤，應(yīng)先畫出PLC I／O點接線圖，如圖3所示。

圖3 PLC接線圖

7 現(xiàn)場調(diào)試，檢驗控制功能實現(xiàn)情況

線路接好后，進行現(xiàn)場調(diào)試，檢查輸入信號狀態(tài)變化與否，查看執(zhí)行機構(gòu)動作是否到位、是否準確，準確無誤后做設(shè)備正常運行實驗。實踐檢驗證明，改進后的自動補煙裝置能夠準確迅速地實現(xiàn)空盒模補煙動作，經(jīng)夾持、提升后，補煙庫內(nèi)煙包不再與輸出轉(zhuǎn)盤中的上層煙包摩擦接觸，從根本上杜絕了透明紙劃痕形成的不合格品，大大減少了這一生產(chǎn)流程的煙包卡阻現(xiàn)象，有效提高了設(shè)備運行效率，并延長了機械部件的使用壽命。因此，此項改進是成功的。

8 結(jié)語

此項改造通過實際應(yīng)用，雖達到了預(yù)期目標，但對于設(shè)備來說，畢竟增加了一臺PLC，若能考慮將此控制程序加在該設(shè)備原有的PLC程序中，且同步信號從設(shè)備原有的軸編碼器上選取，則可節(jié)省出一臺PLC和一個光電開關(guān)的改造費用，減少了一個裝置，也使維修更簡便，這將是后期改造努力的方向。

［1］龔仲華.三菱FX系列PLC應(yīng)用技術(shù).人民郵電出版社，2010

［2］上海煙草機械有限責(zé)任公司.ZB25型軟盒硬條包裝機培訓(xùn)教材