国产卷烟机水松纸原纸接头剔除功能改造

俞 陶

（安徽中烟工业有限责任公司芜湖卷烟厂 安徽芜湖）

许昌烟机厂20世纪90年代，引进英国MOLINS公司PASSIM卷烟机成套技术，研发出国产高速PASSIM卷烟机，设计生产速度为8000支/分。全机采用多个西门子S7-300控制，实现了模块化设计。该机分为卷制和接装两大部分，卷制部分实现了将烟丝卷制成长烟条并切割为双倍长烟条后再提供给接装机；接装部分实现了用水松纸将烟条与滤嘴粘连，具有生产成品烟支、检测、剔除不合格烟支等功能。

一、存在问题

水松纸是粘连烟条与滤嘴的专用纸。水松纸生产厂家一般将其卷成盘状，长度约为2600 m。水松纸原纸接头由于长度较长，生产厂家在生产时难免需多张纸条进行粘连，以达到水松纸要求长度，在粘连过程中，多采用黑胶布进行粘连，以便检查和机器检测剔除。工厂引进的国产PASSIM卷烟机没有水松纸原纸接头（黑胶布接头）检测装置，因此在日常生产过程中，主要依靠操作工通过观察在机器出口处连接线（连接卷烟机和包装机的设备）将黑胶布烟支找出。由于生产速度很快，仅靠人工分拣不仅增加了操作工的劳动强度，而且也无法剔出干净，总有大量的带黑胶布的烟支流入下道工序，而进入成品烟。如表1所示（接头数指该班水松纸总原纸接头数量，流入数指操作工没有从连接线上找出即流入下道工序数量）。

表1 水松纸原纸接头及流入成品烟统计

通过表1可以看出，该型号卷烟机在每个班都有大量的带黑胶布的水松纸包裹烟支流入下道工序进入成品，造成质量隐患，损害消费者利益和企业形象。

二、系统设计原理及方案

水松纸在该卷烟机上，由离合器控制送纸辊进行拖拽，再经过胶前加热器、胶辊、胶后加热器到达切纸轮，切纸轮负压吸风进行2次拖拽并切割成小纸片，送至后续的搓板、搓接鼓等，将烟条与滤嘴进行搓接粘连、切割、检测、剔除等。其工艺流程如图1所示。

图1 水松送纸工艺图流程

因此，为了保证检测的准确性和稳定性，增设的水松纸原纸接头检测必须在水松纸传送路径上完成。该检测系统工作原理是，在机器正常运行中，由检测器在水松纸传输路径上完成（见图1），检测是否有水松纸原纸接头，如果有，PLC开始对该信号进行同步移位，直到指定剔除点进行剔除。具体工作流程如图2所示。

该装置主要包括3个部分：检测部分、控制部分和剔除部分。检测部分主要功能有：检测水松纸原纸接头（主要是黑胶布检测），机器同步信号检测，机器运行状态检测；控制部分主要是将检测到的黑胶布信号锁存，通过机器同步信号进行移位，等待该纸片所包烟支到达剔除点时发出剔除信号到剔除阀；剔除部分是收到控制部分所发出的剔除信号后，剔除相应的烟支。如图3所示。

图2 水松纸原纸接头检测剔除装置工作图

1.检测部分设计

检测部分包括多个检测对象，如机器运行状态检测、水松纸原纸接头检测、机器同步信号检测。机器运行状态直接从主机PLC上获取该信号，不仅可节省1个检测器，而且信号可靠、稳定。水松纸原纸接头检测。在水松纸输送路径上加装1只用于检测水松纸原纸接头（黑胶布接头）传感器B，该传感器能够在检测到水松纸原纸接头时发出信号给控制器（PLC）上。

图3 系统设计图

为能准确检测出水松纸接头，采用光电检测开关，因该检测器不仅体积小便于安装，而且抗干扰性强，能准确识别水松纸原纸接头。对于检测点的选取主要考虑安装方便和在检测点处，水松纸运行稳定、无抖动，不影响检测器检测效果，因此选择在水松纸压纸辊处。机器同步信号检测。在PA（接装机）上取同步信号T2（T2是对应每个双长烟支一个脉冲的同步信号）到控制器上。

因为在机器运行过程中，水松纸是连续传输，无法在检测到纸接头后立即剔除，因此只能将该信号锁存后，同步移位至指定剔除点处剔除。所以，同步信号的准确性对于该系统的剔除功能有着至关重要的作用。通过对比和分析多种检测器，选择了电感式传感器，因为其不仅体积适中便于安装，而且对PA后身齿轮箱内检测机器同步点十分准确，抗干扰能力强，价格低和电路简单。对于同步检测点的选取，选择在PA齿轮箱内，便于检测器工作稳定和不易误检。

2.控制部分设计

控制部分主要指该系统的PLC，负责对机器运行状态的判断，水松纸原纸接头信号的锁存，机器同步信号移位到达所需的步数后，发出剔除信号。

（1）控制原理。PLC控制器在采集到水松纸原纸接头信号和同步信号T2时，利用PLC编程，使原纸接头信号传送到双长支剔除点时输出Q使高速剔除电磁阀动作，剔除该烟支。

（2）PLC选择。由于系统是在高速机组上运用，运行速度为8000支/分，因此对PLC处理速度应有一定要求。因所需的输入输出点不多，再结合价格和设计使用习惯等因素，所以选择了三菱FX1S-14MR，不仅体积较小便于安装，而且处理信号速度较快，输入输出点数量适中，输入输出电路简单，可使用手持式编程器（编辑程序方便）。

3.剔除部分与电路设计

为了提高剔除效率，以及剔除的正确与可靠性，攻关小组将该系统剔除信号直接输入到PASSIM主PLC上，由原机PLC在高速剔除阀处剔除，既简化了检测剔除装置的电路设计，又提高了系统的可靠性和稳定性，见图4。

图4 水松纸原纸接头检测剔除系统电路图

表2 FX1S-14MR技术数据

三、FX1S-14MR特性及程序设计

三菱FX系列是三菱PLC小型系列PLC，主要分FX3G、FX3U、FX2N、FX1N、FX1S等系列。其中FX1S系列作为小型PLC，适于极小规模控制的系统，功能多、性能完整，具有扩展性等。FX1S-14MR具体参数见表2。

PLC程序设计：

四、结束语

在对3#PASSIM加装水松纸原纸接头检测剔除装置后，经长时间跟踪观察统计，检测装置性能稳定可靠，该机水松纸原纸接头检测剔除率达100%，所有接头烟支均能剔除，大幅度提升产品质量。现已有多台国产PASSIM机安装了该系统，效果较好。

（注：水松纸是用于包裹在卷烟烟支过滤嘴外面的，把滤棒粘接到烟条末端的纸，常为软木色或不透明的白色）。