超聲波檢測在ZB47高速包裝機(jī)上的應(yīng)用及推廣

吉翔

【摘 要】本文對卷煙廠ZB47高速包裝機(jī)的膠缸液面檢測方式---基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)，即利用超聲波傳感器對膠缸液面高度進(jìn)行檢測。通過與GD包裝機(jī)老式檢測即利用電容傳感器對膠缸液面進(jìn)行測量的各個(gè)方面的對比，論證了利用超聲波傳感器檢測的優(yōu)越性。通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理，采用閉環(huán)控制大大增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最后對該設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用，所取得了良好的反饋，充分證明了超聲波傳感器在卷煙廠GD包裝機(jī)上膠缸液面檢測的應(yīng)用的可行性。

【關(guān)鍵詞】ZB47高速包裝機(jī) GD包裝機(jī) 超聲波檢測 膠液液面測量系統(tǒng) 超聲波傳感器

1 膠缸液面檢測方式對比

我廠包裝設(shè)備中有兩種主要機(jī)型，一種為在國內(nèi)市場占有率較高的GD包裝機(jī)，生產(chǎn)能力400包/小時(shí)。另一種是新型高速機(jī)ZB47生產(chǎn)能力500包/小時(shí)。在卷煙生產(chǎn)過程中膠缸液面檢測一直是困擾生產(chǎn)效率提高的環(huán)節(jié)。GD包裝機(jī)液面檢測傳感器是電容傳感器開關(guān)量輸出。在生產(chǎn)過程中有時(shí)會出現(xiàn)誤動作，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。而在ZB47高速機(jī)上膠缸液面檢測采用的是基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)。

該測量系統(tǒng)中超聲波傳感器的原理：超聲波可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播，由于超聲波具有定向性好，能量集中，在傳輸過程中衰減小，反射能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測法，不受光線，被測物顏色等的影響，它不僅能夠定點(diǎn)和連續(xù)測液位。與其他測位技術(shù)相比較，它不需要特別防護(hù)，安裝維修較方便，而且結(jié)構(gòu)方法都較簡單，價(jià)格低廉。在超聲波液位測量技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛是超聲波脈沖回波方法，由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經(jīng)反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接受所需的時(shí)間，根據(jù)媒介中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而確定液位高度。

該測量系統(tǒng)無論在穩(wěn)定性還是在準(zhǔn)確性上都優(yōu)于GD包裝機(jī)上采用的方式。值得在GD包裝機(jī)上推廣。

2 基于超聲波傳感器的液位高度測量系統(tǒng)

2.1膠液液面檢測的重要性

大多數(shù)的卷煙機(jī)的膠缸一般是給小包包裝處和大條成型處進(jìn)行供膠，如果在生產(chǎn)過程中，膠缸檢測出現(xiàn)誤動作，導(dǎo)致膠缸不供膠或者不停供，維修起來不僅會大大降低卷煙廠的生產(chǎn)效率，而且還會產(chǎn)生大量的廢煙，增加卷煙廠的能耗。

2.2 GD包裝機(jī)超聲波的膠缸液面方案的設(shè)計(jì)

由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到使用要求。另一方面在工作中，超聲波傳感器有著優(yōu)越的抗干擾性與工作的穩(wěn)定性，結(jié)合ZB47上的應(yīng)用，選擇超聲波傳感器代替原設(shè)備的電容傳感器進(jìn)行測量物體間的距離。 超聲波傳感器的輸出信號是0—10V，信號需要數(shù)據(jù)處理，顯示和設(shè)定。綜合各方面因素，采用PLC作為控制器，針對超聲波傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行處理，用觸摸屏進(jìn)行顯示和設(shè)定。如圖所示，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總框圖。

2.3基于超聲波的膠缸液面測量的控制

GD包裝機(jī)膠缸液面測量系統(tǒng)主要完成顯示液面高度、設(shè)定報(bào)警區(qū)間和注膠時(shí)間功能。區(qū)間設(shè)定時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，保證涂膠量能符合生產(chǎn)工藝要求。根據(jù)液面高度和注膠高度的比較來判斷是否注膠。根據(jù)液面高度情況還可以判斷元?dú)饧欠駬p壞等功能。并且能針對超聲波傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行如下處理：

（1）實(shí)現(xiàn)供膠的閉環(huán)控制，并隨車速的變化隨時(shí)增加和減少供膠量；

（2）設(shè)定高低位報(bào)警功能；

（3）以數(shù)字的形式顯示測量距離。

3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

目前原理樣機(jī)已實(shí)現(xiàn)，并滿足了所提出的性能指標(biāo)要求，且經(jīng)過安裝調(diào)試投入運(yùn)行后，運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確，提高了生產(chǎn)效率和機(jī)臺的有效作業(yè)率。為煙廠做出了貢獻(xiàn)，受到了煙廠員工的一致好評。

4 結(jié)語

利用超聲波檢測膠缸液面，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到使用要求。值得在所有GD包裝機(jī)上推廣。