卷烟包装机上利用PLC对缺包检测的改造

何良胜

[摘要]针对韶关卷烟厂GD包装机使用的条包缺包检测（CT入口处烟包堆叠检测，GD包装机原机的5个电容式传感器）产生漏捡和误检的原因进行了分析，介绍了光电式缺包检测器的工作原理和特点，光电式条包缺包检测器包括、缺包同步检测、在线元件自检测，检测信号经PLC处理输出剔除缺包烟条信号。缺包检测单元由一组带放大器的光导纤维传感器组成，安装于CT条盒包装机的推烟处毛刷对压板板上，对相应的小包香烟组进行到位检测，如果其中任何一组小包香烟发生空缺，传感器发出缺包信号，通过PLC处理后输出信号，在机器剔除口处将缺包烟条剔除。

[中图分类号]TB486 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0196-01

GD包装机在包装过程中产生缺包的主要原因包括cH小包透明纸包装机在剔烟时cH小包补充料斗补烟不到位，以及操作工在生产过程中排故拿走烟包后没有及时补回或者补烟不足。GD包装机组原机在CT剔除口前装有五只电容式检测传感器，但随着近年来金属薄膜在条盒包装纸上的应用，即使条烟出现缺包，也因金属膜的屏蔽而检测不出来。为了防止条包缺包，目前各个烟厂在GD包装机组上主要增设了以下几种不同的缺包检测：（1）称重型G包装机缺包检测，（2）CT入口处烟包堆叠检测（3）CT推烟处毛刷对压板电感式烟包堆叠检测。

我厂目前使用了的CT入口处烟包堆叠检测，在使用中时有出现操作人员在排除故障时拿走毛刷对压板下的烟包后忘记补回烟包或者补少烟包，使安装在前面CT条盒入口处的缺包检测器无法对缺包进行检测，造成有缺包条烟在后续的工序中被发现，甚至流入到市场的现象。为此，根据我厂的实际情况，在对CT入口处烟包堆叠检测的实际使用的效果进行分析后，参考其它有关小包缺包检测的文献后，决定对小包缺包检测的安装位置和检测方式进行改进，即在CT条盒包装机的毛刷压板上安装五个光电传感器，以检测五垛双烟包是否缺包。缺包烟条经过PLC处理后，输出剔除信号，在原机的条包剔除口处剔出缺包的烟条。

一、现有条盒缺包检测误检和漏检的原因分析

1、CT原有的缺包检测3S486

GD包装机组原来在CT剔除口前装有代号为3S486五只电容式检测传感器，该检测器属于一种具有开关量输出的位置传感器，它的测量头构成电容器的一个极板，而另一个极板是物体的本身，当物体移向接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通和关断。该传感器能检测金属物体，也能检测非金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对缺包的检测则是通过检测传感器和小包的铝箔纸之间的介电常数来实现。但随着近年来金属薄膜在条盒包装纸上的应用，即使条烟出现缺包，也会因为金属膜的屏蔽而检测不出来。

2、CT入口处烟包堆叠检测

该检测器根据GD包装机盒烟包装成条烟的特点：即小包拨烟装置每动作一次，将堆叠的两包烟拨入条盒内，当小包拨烟装置动作5次后，条包推烟装置动作一次的工作原理，在小包拨烟装置动作一次就对一组双包烟进行一次检测。当光电传感器检测到CH小包补充料斗出口双包烟组有缺包时，就将检测到的缺包条烟信号输入到信号处理器，经过一定步数的移位后输出一个剔除信号，在CT的剔除口将坏烟剔除。但是在实际的使用过程中，操作人员在排除故障时拿走CT条包机里毛刷对压板下的烟包后往往忘记补回烟包或者补少烟包，使安装在前面CT条盒入口处的缺包检测器无法对缺包进行检测。

二、毛刷压板上新增光电式缺包检测器基本工作原理

该光电式缺包检测包检测器包括缺包同步检测、在线元件自检、PLC控制输出剔除信号和报警信号。

1、缺包同步检测：利用五只带放大器的反射式光导纤维（381、382、3B3、3B4、385），光纤检测头分别安装在cT条盒成形机的入口毛刷压板板上，分别检测五垛双包烟组是否缺包。当五垛双包烟组完全到位推烟处的毛刷压板板，推烟块把五垛双包烟组推进20mm时，同步检测传感器3S1处在凸轮的检测位置上，即相位在757时，同步检测传感器输出高电平，与五只光电检测传感器同步检测烟条是否存在缺包，当某垛双包烟组出现缺包时，相对应的光电检测传感输出低电平信号送到PLC进行处理，输出缺包信号。为确保不出现错检和漏检，光电检测传感器检测脉冲宽度比同步检测传感器脉冲宽，即光电检测脉宽包含同步检测脉宽。

2、在线元件自检测：由于不同的产品存在装璜、图案、颜色的差异，在生产过程中更换了牌号，而没有及时调整五只光电检测的灵敏度，五只光电检测可能出现高电平或低电平的长输出，出现缺包烟条的漏检或错检，因此对检测缺包元件进行状态自检；当某个传感器状态出错或损坏，出错信号纽PLC控制，使蜂鸣器发出报警声及红灯闪烁。操作员停止机器运行，对元件调试或更换。

3、PLC控制输出剔除信号和报警信号：该光电缺包检测传感器采用了三菱的可编程控制器Fx2n-16MR-001型PLC，它有八个输入点，八个输出点，能够满足条包缺包检测的存储移位，输出剔除信号的要求。PLC工作过程：当PLC接收到缺包信号，PLC进行逻辑运算处理输出缺包信号Y0，移位传感器3S2在凸轮位，相位205？时输出高电平到PLC输入点X6，运用PLC的移位指令，经五步移位，缺包信号到达CT条盒纸包装机的原缺包检测3S486位置，把缺包信号并接在3S486的信号处理板3A486的输出端X109（19）上，此时在相位225。时，处理板3A486无高电平输出，输入板N9的19脚无高电平输入，再经一个移位，输出板N13的29脚在相位1607时输出高电平使电磁阀3Y911得电，活动板打开，缺包烟条掉落，在相位2607时3Y911失电，活动板关上，剔除完成。GD卷烟包装组利用MICROII系统控制机器，机器上采用了不同的检测元件，其中有带自诊断电感式和电容式接近开关，是因为它在通电状态下，对应高底电平输出具有特殊的波形，供输入板上的插件15AD02A识别元件本身的好坏。原机器上的电容式缺包检测3S486有自诊断功能，当缺包低电平信号Y0接到3A486时，引起机器显示3S486出错，机器停止运行，所以利用PLC的输出点Y2接入一个zZD自诊断信号并接在3A486上，维持机器运转自诊脉冲。在检测缺包过程中，PLC还对检测元件进行自检；当CH透明纸小包机起动，运行接触3Kll吸合，利用3K11的辅助触点把运行信号（高电平）送到PLC输入点X7，开始对在线检测元件进行自检，当某个传感器状态出错或损坏，出错信号经PLC处理，使蜂鸣器发出报警声及红灯闪烁。机车最高运转速度为400包/分钟，生产一条烟为一周期，约1.5秒；慢速200包/分钟，约3秒一周期；PLC设置T0在6秒内，缺包检测元件未发生脉冲输出状态变化，PLC输出报警信号Y1。

三、改造后使用注意事项和效果

但在使用过程要注意下面两点：

1、定期检查五只缺包光电检测传感器工作是否正常，清洁光纤传感头表面，防止其表面沉积油污和粉尘导致放大器上的指示灯不亮，造成误检将好的条烟剔出来。

2、目前，有些卷烟的包装材料采用深颜色外观图案，如我厂的“至尊红玫王”就采用深蓝色包装，由于深颜色包装材料对光的反射要比浅色包装材料弱。卷烟转牌号在生产过程中时有发生，要及时对光电检测传感器的灵敏度进行相应的调整，以保证传感器的检测的准确性。

3、改进后的PLC控制缺包光电检测系统具有性能稳定，后期维护简单、方便，对缺包的条烟检测的准确率高的特点。在我厂的八台GD-X2硬盒包装机组上使用一年多来，效果良好，因生产过程造成的缺包而收到消费者市场投诉率大幅下降。因此，改进后的PLC控制缺包光电检测系统可以很好地解决缺包问题，是原有缺包检测器有效的补充方式和替代产品。

参考文献

[1]GT入口处烟包堆叠检测使用说明书[南京新特吉电子有限公司]

[2]三菱微型可编程控制器使用手册

[3]DG包装机电器控制电路图册