PROTOS卷烟机MAX储胶桶胶水液面检测装置

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摘要：目前国内卷烟企业的卷烟机型主要采用德国豪尼公司生产的protos70卷烟机，原车储胶桶的位置在max接装机后部，操作工在机台前部作业，无法实时检查储胶桶的剩余量，如果发生胶水用完的情况，往往难以及时发现，从而造成大量的无胶烟，导致机组停机并产生大量的残次产品。而负责进行机台胶水添加的供胶人员是按每组机台编号顺序添加胶水，我厂共有卷包机组18台，供胶工作周期过长，如果其中有一台机组发生缺胶的情况，供胶工无法及时的进行添加。为了消除这一被动情况，研制出一种储胶桶胶水液面检测装置来对胶水液面进行实时监测，并进行声光报警和利用现场总线和中控系统相连，提高了设备的自动化和信息化控制。

关键词：卷烟机；储胶桶；缺胶；检测装置

中图分类号：F768.29 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）03-0-01

一、前言

德国豪尼公司生产的Protos70机型 20世纪90年代引入我国卷烟行业，该机型基于PROFIBUS-DP现场工业总线，CANBUS总线和工业以太网，以德国西门子公司S7-400系列PLC作为控制系统核心的电气控制系统。该机型主要由VE供丝部分，SE卷接成型部分，MAX接装部分，CIS烟支缺陷部分以及SRM重量控制部分组成。设计生产能力为每分钟7000支卷烟，由于其设备稳定，维修方便受到国内大部分卷烟企业的青睐和好评。烟丝到SE卷接成型部分被包裹成烟条，然后通过蜘蛛手系统到MAX接装机，烟条被切割成标准的单支烟长度，然后和滤嘴接合到一起，外面包裹上水松纸。其中在水松纸包裹过程中，需要进行上胶的工艺。此处设备有一套供胶装置，当需要胶水供应时，胶泵把胶水从胶水储存桶中引入到上胶装置。

二、改造前设备的组成

原车储胶桶的位置在MAX接装机后部，操作工在机台前部作业，无法实时检查储胶桶的剩余量，如果发生胶水用完的情况，往往难以及时发现，造成大量的无胶烟，导致机组停机并产生大量的残次产品。而负责进行胶水添加的供胶人员是按每组机台编号顺序添加胶水，我厂共有卷包机组18台，供胶工作周期过长，如果其中有一台机组发生缺胶的情况，无法及时的进行添加。综上所述，可以发现机组供胶系统存在较大的生产隐患，影响产品的质量和运行效率。

三、硬件组成及控制原理

针对以上问题，我对储胶桶进行了如下的改造，设计一种胶位液面监控装置来消除隐患。

（A）硬件组成

该装置由检测单元，控制单元，报警单元，电源单元，停机信号组成。

1.检测单元由一个超声波液面传感器组成。传感器发出声波和接收声波，声波信号发出直至被目标物反射回来这段时间被测量出来，经过计算被转化为距离值，如果这个距离值大于设定的阀值时，则有信号输出。选用NEXON UN3010型超声波传感器，该传感器优点是全金属外壳密封设计，防护等级是IP68，防水，防腐蚀。高亮型LED数字显示，传感器和线缆之间采用插头连接，更换方便。把该传感器安装在储胶桶上盖，使探头深入胶桶40MM。

2.控制单元由西门子PLC S7-200构成，采用PID控制，使用型号为CPU 224XP作为控制器，本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点。

3.报警单元由声光报警灯和通过POFIBUS-DP现场总线构成，首先当PLC有输出信号24VDC时，控制声光报警灯的24V继电器线圈吸合，继电器一组常开触点一端引入单向220VAC，另一段到达声光报警灯的火线，当线圈吸合后，常开触点导通，声光报警灯得电，进行声光报警。原机组自带数据采集器，和中控室连接，实时传送机组的原材料消耗情况。该PLC通过RPFIBUS-DP和原机组自带的数据采集器连接，进行实时通讯，有报警信号输出的同时，PLC通过PROFIBUS-DP向数据采集器发送数据，并回馈到中控室，再由中控制直接联系供胶工到达该缺胶机组。

4.电源单元，由一个220VAC转24VDC直流电源，和空气开关组成。交流电220V来自原机组的电源单元（有冗余），每一条交直流线路都安装过流保护开关，采用ABB小型空气开关。

5.停机信号是系统引发报警信号后，仍然无人添胶，持续运行直到达系统所设定的胶位空的液面时，此时超声波传感器输出5V的信号到PLC，PLC再输出信号到机组控制系统，使其执行停机程序。

（B）控制原理

6.首先处于胶桶盖上的超声波传感器对桶内胶水液面进行测量，信号输入到PLC中的寄存器中，由PLC进行软件的运算，大于设定阀值时有输出。

当胶水液面至检测头的距离不大于设定的阀值1，此时为正常液面，PLC无信号输出；当胶液逐渐下降，距离到达设定的阀值1时，此时有4V直流信号输出，此时为报警液面，代表需要供胶，输出报警信号，此时由PLC输出的24VDC控制继电器吸合，其常开触点导通，声光报警灯得电，进行声光报警，于此同时PLC通过PROFIBUS-DP和机组的数据采集系统相连，将胶桶缺胶的信号反馈到中控室，中控室人员可直接联系到送胶工到达该车。当胶液继续下降，距离到达设定阀值2时，此时有5V直流信号输出，此时胶液空，PLC输出停机信号进入机组，并引发停机程序，等待添加胶水，只有胶水被添加到规定液位，才会断开PLC的输出，使卷烟机具备启动条件，这样可避免因为缺胶水而造成的大量残次产品。

四、改造后的成果分析

改造后的PROTOS卷烟机 储胶桶胶位液面检测装置的性能主要表现为：

以超声波传感器为输入单元，PLC为控制系统，整个电路清晰明了，故障点少，维修简单，提高了设备运行效率。

原机组胶桶位置在机组后方，操作工无法观察其胶桶内胶位情况；改造后，由电气设备进行实时监控和报警，并且和车间中控室相连，对机组原辅材料的监测实现自动化，信息化。带来的便捷和实时性受到一致好评。

提高了设备运行效率，消除了机组运行的质量隐患和安全隐患，降低工人劳动强度，提高设备自动化，信息化控制，应用前景广阔。

参考文献：

[1]贾会志，白瑞民，乔建军，黄全忠.ZJ17卷接机组培训材料—电气维修[M].河南人民出版社，2010，3.

[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空大学出版社，2008，2.