ZB42 卷煙包裝機自動補包器設(shè)計

熊 浩

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蕪湖卷煙廠，安徽蕪湖 241000）

0 引言

隨著卷煙生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，卷煙工業(yè)取得了長足的進步，消費者對卷煙品質(zhì)要求的提高，也促成了卷煙廠對卷包設(shè)備“更高效、更穩(wěn)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(chǎn)線，其設(shè)備效率直接影響超細支卷煙產(chǎn)能，因此在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，如何改進該設(shè)備，提高其自動化水平，提升設(shè)備效率成為卷接包車間相關(guān)技術(shù)人員攻關(guān)方向。

1 現(xiàn)狀分析

ZB42 包裝機為天津華一機械設(shè)備公司設(shè)計制造，其電控系統(tǒng)、自動化水平、生產(chǎn)速度等均處于較低水平。該機經(jīng)適應(yīng)性改造后，在車間包裝直徑為5.4 mm 超細支卷煙。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)小包透明紙包裝機發(fā)生故障時，其小包包裝機能照常生產(chǎn)，此時生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量與設(shè)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(chǎn)效率。

2 解決方案

可行性分析：

（1）設(shè)備電氣兼容性：ZB42 包裝機原機電器控制系統(tǒng)采用的是通用型PLC，具有良好的兼容接口，可以通過設(shè)計外圍模塊實現(xiàn)檢測功能。

（2）設(shè)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(fā)現(xiàn)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(jié)論：在煙包輸送通道上設(shè)計一種補包器裝置，使煙包能根據(jù)輸送通道上煙包數(shù)量自動補包，是可以實現(xiàn)的。

3 方案設(shè)計與實施

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。

3.1 安裝點的選擇

因為煙包產(chǎn)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(xù)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(fā)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(xù)橫向輸送煙包，但當(dāng)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(shè)備運行時為連續(xù)運行，但其運行控制由該通道上光電檢測控制，當(dāng)煙包數(shù)量達最大位置時，皮帶電機啟動，當(dāng)煙包數(shù)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(jīng)多次分析，綜合3 個安裝位置優(yōu)劣以及改造難度，最終選擇位置3，因為其具有連續(xù)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。

3.2 補包方式的選擇

目前國內(nèi)常見的包裝機補包器均為重力補包器和側(cè)推補包器，其各有優(yōu)劣。

重力式補包器：補包器煙庫安裝于補包位置正上方，當(dāng)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(jié)構(gòu)簡單，補包成功率高，不易損壞煙包的優(yōu)點，目前所有的ZB45 包裝機均采用重力補包器。

側(cè)推式補包器：補包器煙庫安裝于補包位置側(cè)方，當(dāng)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(shù)補包位置，但其易出現(xiàn)夾包，補包歪斜等現(xiàn)象，造成輸送通道堵塞。

根據(jù)安裝位置與設(shè)備運行狀況，決定采用側(cè)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(fā)生堵塞或煙包損壞，因此只能采用側(cè)推式補包器。煙庫安裝于輸送通道左側(cè)，當(dāng)需要補包時，補包器向煙包輸送通道上側(cè)推入1 包煙，因為輸送通道處于運行狀態(tài)，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。

3.3 控制方式與檢測器的選擇

因為補包器需執(zhí)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(wěn)定可靠。

為了實現(xiàn)補包功能，在補包器需由檢測器檢測輸送通道上相應(yīng)區(qū)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

3.4 電路設(shè)計（圖2）

圖2 控制系統(tǒng)電路

3.5 程序設(shè)計

程序采用S7-200 梯形圖設(shè)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(guān)；

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

4 調(diào)試運行

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(jié)果表明，無論是靜態(tài)補包還是動態(tài)補包，該裝置均運行正常，且各項功能均達到預(yù)期要求。

5 結(jié)術(shù)語

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(xiàn)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(shè)備效率。