ZB25包装机玻璃纸散包检测装置设计及应用

高 辉

（陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂 卷包车间，延安 716000）

ZB25包装机玻璃纸散包检测装置设计及应用

高 辉

（陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂 卷包车间，延安 716000）

GDX1及GDX2包装及其玻璃纸散包存在的质量问题较为普遍，为解决这一问题，对ZB25包装机玻璃纸散包相应检测装置的设计与应用进行相关探讨尤为必要。通过该装置，可在GDX1及GDX2包装机上对玻璃纸散包烟设置自动识别与剔除功能。本文主要对国内烟草行业包装机械现状、检测装置简介、功能需求、硬件设计、软件设计、应用效果及未来发展展望这七个个方面进行初步探讨，以期为ZB25包装机玻璃纸散包检测装置设计、应用的进一步优化与完善提供参考。

ZB25包装机 玻璃纸散包 检测装置 设计及应用

设计专业可靠的玻璃纸散包检测装置极具使用价值与经济效益。

1 国内烟草行业目前包装机械整体情况概述

在我国，烟草行业包装的机械应用种类非常多，质量也参差不齐，其中不乏准确可靠的装置。在这些包装机组中，≥600包/min的超高速机组很多都是从国外进口的，如意大利GD公司所产的H1000、W1000及S1000型，德国FOCKE公司产的F8，上述包装机组均能达到1000包/min。而≤600包/min的高中速机组则主要有B1（产自德国的慕斯门公司），GDX1及GDX2（产自GD公司），FOCKE350（产自FOCKE公司），上述包装机组均为进口类高中速机组。国产主流机型则是由上海烟机公司从意大利的GD公司引进的GDX1及GDX2，在吸收消化的基础上生产的ZB25与ZB45两款包装机。近年来，上海烟机公司又从意大利公司引进了C600、XC、PACK-OW，并在对其进行吸收消化的基础上制造了国产包装机ZB47。目前，正对从德国的FOCKE公司引进的FC800包装机加以消化吸收，以制造国产包装机ZB48，其生产能力达800包/min。国产类包装机中，软盒ZB25与硬盒ZB45在国内卷烟厂中占据着主导地位[1]。

2 装置简介

ZB25包装机由我国烟草总公司于20世纪90年代初从意大利的GD公司引进的全套技术，在对其相关操作技术加以吸收与消化后形成国产化卷烟包装装置。该装置采用的是GD公司所开发的MICRO-Ⅱ电子控制系统，各系统间主要使用G.D LAN进行网络通讯，相应的控制程序则使用GD公司开发的G.D语言设计。数字输出板、数字输入板、步进电机板、编码器板等是控制硬件的主要组成部分，400包/min为该机器的额定速度[2]。

3 检测装置功能需求

检测装置根据生产相关要求应同时具备识别、移位及剔出这三大功能，其具体控制原理如图1所示。

4 检测装置硬件设计

通过图1检测装置控制原理可以发现，检测装置的硬件设计应包括控制器、同步器、剔出阀及散包检测传感器这四部分。

图1 检测装置控制原理简图

4.1 控制器

根据控制原理图，选择西门子S7-200PLC为检测装置的控制器，该控制器的PLC具有极强的抗干扰能力与可靠性，且性价比相对其他控制器更高[3]。此外，该控制器指令更为丰富、指令功能更强、掌握难度较低、操作方便；其内置高速计数器4个，高速脉冲输出2个，RS485的通讯口1个。其工作电源为220VAC；输入点数与输出点数分别为8.24与6.24VDC；以晶体管为其输出形式；存储容量达40964个字节且其执行速度为0.37us/指令。该控制器相关技术参数均符合或高于实际需求，因而能很好地满足生产需求。

4.2 散包检测传感器

将KEYENCE公司生产的FS-V21G型光电开关作为该检测装置的传感器。该公司设计产品专门针对移动速度极快的检测目标，因而具有高度精确性及快速响应的特点。在传感器处配置双数字显示监视器，可有效对灵敏度预置数值及当前数值进行实时观察，且设置极为简便。该传感器工作电源为12～24VDC，其操作实际需求为24VDC；其检测距离为90mm，操作实际需求则大于50mm；其输出类型为NPN，与实际需求一致；其输出状态为DON或LON，实际需求为LON，满足实际需求；反应时间为500s，符合实际要求不超过1250s的需求。

4.3 同步器

同步传感器的主要功能是进行移位信号的采集，因而对其精度的要求相对于同步散包传感器要略低[4]。我们选用的是BALLUFF公司生产的HL-S20型接近开关作为检测装置的同步器。该同步器工作电源为12～24VDC，操作实际需求为24VDC；其检测距离为50mm，操作实际需求则大于30mm；其输出类型为NPN，与实际需求一致；其输出状态为常开，与实际需求一致；反应时间为980s，符合实际要求不超过1250s的需求。

4.4 剔出阀

剔出阀主要用于剔出生产线上出现的缺陷烟包，因而对速度要求极高。针对这一生产需求，我们选用MAC公司生产的111B-5551BAAA型电磁阀作为检测装置的剔出阀。该剔出阀工作电源为24VDC，操作实际需求为24VD；压力范围为0～4bar，而实际需求则是大于或等于3bar，符合实际生产需求；其输出状态为常闭，与实际生产需求一致；其动作频率为250Hz，符合实际生产需求的超过100Hz。

5 软件设计

5.1 程序流程图的设计

根据检测装置的控制原理，其控制流程图具体设计详见图2。

图2 检测装置程序流程图

5.2 程序设计

根据图2，专门小组成员运用西门子公司STEP 7-Mcro/ WIN这一软件程序对检测装置进行程序设计。

5.3 质量监控系统设计

该检测装置质量监控系统采用的是西门子公司S7-200系列的CPU222型中的PLC为控制器。该控制器可靠性与性价比均极高，且具有极强的抗干扰能力，指令丰富且功能较为强大，操作人员易于掌握与操作。该控制器以STEP 7-Mcro/WIN32编程软件进行编程，可同时为用户提供程序设计、程序编辑及运行监控等多重功能。该软件向用户提供语句表、梯形图及功能块三类语言编辑器[5]，因而，用户可通过PPI或PC电缆或MPI电缆实现PLC与计算机之间的网络通讯。

5.4 系统工作原理

该监控系统通过从烟盒外的透明纸包装机械上进行传送链烟包检测器信号采集，并使用第一个计数器对采集的信号予以累加，当信号累加值V1达到预置值8 000时（即该设备已累计生产8 000包烟），即进行脉冲信号输出（主要用于对报警灯进行驱动）来提醒机台人员对产品进行质量检查[6-7]。在输出脉冲信号后，监控系统将使用第二个计数器对采集的信号予以累加，同时对盒外透明纸包装机上的手动剔出按钮触点状态进行检测，当第二计数器累加值V2达到800时（即脉冲信号再次发出已生产800包烟），监控系统检测到包装机上手动剔出按钮触点闭合，则需执行手动剔出动作，N1清零，脉冲信号停止输出。若第二计数器累加值N2已达到800后，监控系统仍未检测出手动剔出按钮触点处于闭合状态（即尚未手动执行剔出动作），那么系统盒外的透明纸包装机上停机按钮则会发出停机指令，同时，第二计数器累加值V2清零。当设备再次启动后，包装机第二计数器开始重新计数，若累加值V2在达到800之前监控系统仍未检测出包装机上手动剔出按钮触点闭合，则需再次停机，并重复该动作，直到执行手动剔出动作。

6 应用效果

ZB25检测装置在陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂投入使用后，能对玻璃纸散包进行准确识别，稳定性高且效果明显，极大降低了玻璃纸出现缺陷的产品流向市场，进而有效提高了陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂产品的市场信誉及经济效益。目前，该检测装置已广泛应用于陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂所有GDX1及GDX2包装机上。

7 烟草包装机未来的挑战以及对烟草包装机以后的愿望

第一，卷烟包装装置变革的前提是包装质量更高，只有质量提高，才能更好地适应需求；第二，在包装速度方面更快，这是卷烟包装装置的一大追求目标；第三，灵活性更高，这样能在零件更换数量减少的前提下对不同规格、不同数量、不同材料、不同软硬度烟盒、不同形式烟盒的烟支进行高质量包装，以更好地适应千变万化的市场需要；第四，可靠性与稳定性更优，可靠性与稳定性的有效提升主要与合理的设计、零部件加工的精度、选用的材料及包装机的装配质量等有密切关系；第五，在维修方面更为方便，这也是所有先进包装装置极其注重的方面；第六，运用多门学科的相关研究方法和手段，如人体测量学、心理学、生理学及生物学，对人体的心理、结构、功能及力学等方面问题进行研究，从而使设计装置、仪器及控制装备能发挥最大作用；第七，运用网络技术，在系统方面把包装设备与生产指挥系统相互连接起来，在硬件和软件调试期间，可进行远距离服务及远距离监控等，零件供应商可以更便捷地进行在线咨询联络；第八，在原辅材料供应方面更为集中，数字工厂及虚拟制造均是烟草包装设备未来的发展趋势。

[1]宋慧欣.烟草包装机械自动化新发展[J].自动化博览，2014，（8）：42.

[2]冯展坤.运用PLC对ZB25型卷烟包装机组条包缺包检测系统升级[J].科技创新与运用，2014，（23）：48.

[3]祝荣壮.基于S7-200 PLC的ZB25包装机质量监控系统设计与应用[J].包装与食品机械，2008，（2）：34-35.

[4]祝荣壮，关堂新.ZB25包装机玻璃纸散包检测装置设计及应用[J].包装与食品机械，2008，（5）：21-23.

[5]陈超明.ZB25包装机组电控系统改进[J].海峡科学，2011，（3）：26.

[6]谯红伟，张刘军，霍开玲.ZB25卷烟包装机小盒透明纸使用规格的研究[J].科技传播，2012，（5）：103.

[7]杨月锋，党辉.ZB25烟包流水线自动添加装置的研制[J].装备制造技术，2012，（4）：170.

The Design and Application of ZB25 Packaging Machine for Measuring the Glass Paper Bag

GAO Hui

(Shanxi Tobacco Industry Li mited Li ability Company of Ya nan Cigarette Factory Packaging Workshop, Yanan 716000)

The quality of GDX1 and GDX2 packaging and its glas s paper is more common. In order to s olve this problem, it is neces sary to dis cuss the des ign and application of the Z B25 packaging machine for glass paper. Through the device, the automatic identification and elimination function of the GDX1 and GDX2 packaging machine can be s et up on the paper. In this paper, the paper mainly discusses the design and development of the seven aspects of the domestic tobacco industry, such as the present situation of packaging machinery, the introduction of the detection device, the functional requirements, t he hardware design, the software design, the application effect and the future development.

ZB25 packaging machine,glass paper powder,inspection device, design and Application