全自动包装秤在尿素生产中的应用

张 成，齐大地

(新疆中能万源化工公司, 新疆玛纳斯 832203)

随着科学技术的不断发展，人工智能制造概念已经渗透到人们生活中的各个角落，特别是在工业自动化控制方面。新疆中能万源化工公司(以下简称新疆中能)所用的MF2001NT型全自动定量包装秤(1#～3#)，具有自动上袋、自动套袋、自动缝包等功能，其设计、运用理念较为先进，但是在实际的生产运用中存在一些不足，影响正常的包装，故进行了部分改进。改进后，减少了仪表的故障率，提高了全自动包装秤的有效使用时间，包装效果较好，可以推广到同行业装置上应用。

1 全自动包装秤套袋光电开关的改进

新疆中能所用的全自动包装秤(1#～3#)在实际的生产过程中，经常出现包装秤吹袋、套袋光电开关不能检测等故障，以致包装秤不能正常运行，而这些故障大部分都是由套袋光电开关造成的，原因可能为光源变弱、接线板老化、收发光源信号不对应等，每套秤的套袋检测有4对这样的光电开关，一个接线板，其中一对出现问题，包装秤就不能正常投入使用。而该套袋光电开关引起的问题，频繁时一天几次，有时一周就要更换一次，而每次更换一对发射与接收的对射式光电开关都要进行光线的调整，将会花费大量的时间，有时光电开关更换后再进行对光，需要2 h左右，特别是产量较大时，包装秤不能使用，尿素生产将会被迫减量，严重影响了产量。

分析探讨上述问题后认为可能导致包装秤频繁出问题的原因为：

(1)部分光电开关发射的信号较强，发射光穿过袋子无法检测；

(2)由于包装秤频繁动作，光电开关容易松动，发射端与接收端不在同一个水平面上，接收端无法检测到信号；

(3)光电开关使用寿命较短，发射端光源容易变弱、接线板老化，每对光电开关平均每月需要更换一次。鉴于光电开关更换不仅浪费时间，且增加成本，后经研究，将对射型一发一接的分离型光电开关改成了自发自接的一体型光电开关，该光电开关所发出的光能够自发自接，不存在对光操作，更换时可以节省大量时间，且该光电开关光线强弱及正反作用都可调，使用寿命较长，每个光电开关平均可以使用5个月左右。同时，由于该光电开关具有强弱及正反作用可调的功能，因此该光电开关也可以替代挡袋、缝包检测等光电开关，通用性较好，减小了光电开关的库存量。

2 全自动包装秤喷码机自控能力的改进

安全、环保及质量是企业发展的重要生命线，包装喷码机的打印，可以实时实地记录出包装的产品生产线，以及产品出厂的时间，为产品的质量追踪提供了有力的保证。

但是由于喷码机不间断地长时间运行，经常导致喷码机喷头出现堵塞现象，喷码不清晰，严重时造成喷码机不能正常使用。人为的手动式清洗，一方面不仅增加了人员的劳动强度，而且造成了环境污染；另一方面，由于喷码机喷头内装有7个很小的喷头电磁阀，很容易使喷码机喷头堵塞、结垢，造成喷码机损坏。

为此，对包装秤喷码机(见图1)进行了全自动清洗改进，具体如下：

正常情况下，当检测开关检测到信号时，喷码机主机输出控制，喷码机喷头开始工作；然后对智能控制器进行时间设定(时间可以根据需要自由设定)，如设定为每3 h智能控制器输出一次信号，每次信号时间为10 min，因电动不锈钢球阀不带电时a、c是通的，所以喷出的为墨水，当到3 h后，智能控制器输出，电动三通不锈钢球阀得电，b、c端相通，此时喷出的为清洗剂，因喷码机内在喷墨时残留有墨水，而清洗剂又可以起到稀释的作用，所以即使在清洗时，喷码机仍然可以正常喷码，10 min后控制器输出关闭，电动三通球阀失电，喷码机进行新一轮的工作，这样对喷码机进行自控清洗改进后，喷码机能够自动进行清洗。自该全自动清洗装置改进后，一方面节省了人力且延长了喷码机的使用寿命；另一方面，由于减少了人工清理，避免了清洗剂及墨水的浪费，减少了对环境的污染。

1.墨水瓶 2.清洗剂瓶 3.经减压后的气源压力 4.电动不锈钢球阀，a、 b、 c分别为三通电磁阀阀体的一端 5.智能控制器 6.喷码机喷头 7.喷码机主机 8.光电开关

图1包装秤喷码机

3 先进的人机接口通讯，方便操作

全自动包装秤经改进后，软硬件均采用了国内外先进的技术，包装秤精度较高，包装精度在±0.03 g之间，且该包装秤具有自动校称功能，确保了永久的高精度，由于该包装秤在24.0～50.0 kg目标质量连续可调，方便了客户对包装质量的要求。

包装秤控制器通过数据显示屏进行人机接口通讯后，具有以下优点：① 质量太轻、太重时，显示屏能够及时地进行报警，避免了包装不合格产品流入市场；② 当包装秤出现故障后，显示屏能够显示出故障的原因，便于维修人员的检修，节省了包装秤的检修时间；③ 包装秤切线时间在显示屏上可调，包装人员根据袋子线头的长度，随时可以调整切线时间，节省了包装线，避免了资源的浪费。

4 改进后的效果

(1)一对对射型一发一接的分离型光电开关930元左右，一个接线板500元，按3台包装的设备维修费用，每年需要13万元左右，改为新的自发自接的一体型光电开关，每个仅需700元，而且节省了接线板，每年维修费用为2.5万元左右，仅此一项每年可以为公司节约10万元左右的设备维修费用。

(2)改进后，大大减少了对生产的影响，按一个月影响产量60 t、1 t利润600元计算，一年可以减少损失46.8万元。

(3)一个喷码机喷头7 000多元，如手动的正常清洗，平均每台包装秤每半年要坏掉一个，4台包装秤就需要5.6万元，加上对清洗剂和墨水的浪费，每年可以节约资金7万元左右，同时节减少了清洗时对环境的污染。

(4)包装人员根据袋子线头的长度，随时可以调整切线时间，节省了包装线，此项每年可以节省资金2万元。

在不考虑人员劳动成本的情况下，按上述计算，每年可节约成本约65.8万元。

5 结语

目前，新疆中能已完成对1#～3#全自动包装秤技术改造，降低了包装秤日常维护成本，提高了包装秤的稳定性和出力率，通过对喷码机改进，既保证了喷码质量，又减轻了劳动强度，减少了环境污染。在以后的工作实践中，还需提高自动化控制的能力，减少不必要的人员维修和成本浪费。