JTY-4型金属探测仪的改进

胡开利 韩 明 吉松毅 王 波

(河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂1，河南 安阳 455004;云南中烟昆船瑞升科技有限公司2，云南 昆明 650106)

0 引言

切丝机是卷烟企业制丝生产线的重要设备，切丝质量的好坏将直接影响卷烟产品的质量［1］。由于烟叶在来料或加工过程中经常混入金属杂物，为保证切丝机的完好性，需要在切丝机前安装金属探测系统。但若金属探测系统不能有效地工作，混有金属物的来料烟叶容易漏检进入切丝机，从而造成切丝机进刀系统、刀片或刀门等部件的损坏，影响正常生产和零备件的消耗［2-3］。由此可见，金属探测仪质量的好坏将影响切丝工序的连续生产。金属探测器技术经历了从最初的信号模拟技术到连续波技术，再到数字脉冲技术［4-5］的发展过程。目前，大多数金属探测仪基于振荡器原理，使用数字脉冲感应设计而成［6］。

1 工作原理

安阳卷烟厂目前使用的JTY-4型金属探测仪采用数字脉冲技术，由电子线路和自动剔除装置构成。其工作原理是:先由晶体振荡器产生高频信号，经分频、选频、推动、功率放大后产生功率信号并发送给传感器发射部分，再转变成似稳电磁场分布在传感器内;传感器接收部分把接收到的信号发送给接收前置放大器进行放大处理。当有金属杂物通过传感器时，必然会对传感器内电磁场产生微扰，从而改变传感器内电磁场结构。这时传感器输出一个电信号给接收部分，经其放大处理后，再将控制信号发送给检除器。检除器的执行机构将自动剔除金属杂物，以保证正常生产［7-9］。

2 存在的问题

现有金属探测仪往往存在如下问题。

①传感器周围存在电磁干扰，使传感器检测信号失真，导致金属探测仪未检测到金属。

从金属探测仪面板的检除灯提示可以看出，在无物料时，检除灯也存在闪动较严重的现象。使用示波器测量P308监测点，在对传感器波形进行检测的同时，也可以发现波形存在明显的抖动。

②应用程序本身存在设计缺陷，有时会使得剔除信号丢失，导致未剔除已检测到的金属。

金属探测仪探测到金属后，正常工作流程为延时5 s并给出剔除信号，使检除器动作，剔除金属。但程序中未考虑到一种特殊情况，即当金属探测仪探测到金属后，剔除金属延时时间还未到5 s时，若切丝机上方分料振槽停止运行，此时延时时间仍将继续。当时间到达预设的5 s后，检除器虽然不动作，但剔除过程相当于已经完成，从而导致本次探测到的剔除信号失效。

3 改进方法

针对传感器周围存在电磁干扰、传感器检测信号失真导致金属探测仪未检测到金属的情况，车间技术人员采取了以下措施。

3.1 屏蔽或抑制电磁干扰源

经现场调查发现，为提高人员设备操作维护的安全性，在切丝前喂料设备、金属探测仪和陡带输送设备侧安装安全操作维护平台［10］。屏蔽或抑制电磁干扰源的具体措施如下。

①调整陡带输送机变频器参数

陡带输送机变频器为丹佛斯VLT5000系列。该变频器的调制速率可调范围为600～9600 bit/s。根据变频器工作原理和特性可知，当调制速率高时，电机振动小、发热少，对其他设备干扰较大;当调制速率低时，电机振动大、噪声大、温升加剧，对其他设备干扰较小［11］。因此，通过将调制速率调整至设备允许的最小值600 bit/s进行测试，完全可以满足设备正常工作需要。

②加装壳状屏蔽体并接地

在金属探测仪外部加装导磁材料制成的壳状屏蔽体，并在壳状屏蔽体上加装接地线。

③更换防干扰信号线

将传感器与控制箱之间的信号线更换为防干扰专用的屏蔽双绞线。

④供电电源加装隔离变压器、滤波器。

3.2 完善应用程序

完善后的应用程序如图1所示。

图1 金属探测仪应用程序Fig.1 Application program of metal detector

图1中，T57为延时时间，DB35.DBD80为剩余延时时间转存地址。

4 改进效果

当启动喂料设备在无物料时，观察到金属探测仪面板检除灯状态不闪烁。现场使用滤波器重新测量P308监测点，由传感器得到的波形已趋于平滑，没有发生畸变。现场测试表明，金属探测仪灵敏度和误动作率均符合标准要求［12-15］。

5 结束语

通过对JTY-4型金属探测仪的改进，系统没有出现切丝机刀片、刀门等因金属物流入而损坏的现象，生产也未因此而中断，说明此次改进效果良好。但该方法仍有不足之处，如对金属探测仪剔除的含有金属物的烟叶如何进行快速而有效的筛分，还需要作进一步的研究和改进。

［1］于建军.卷烟工艺学［M］.北京:中国农业出版社，2003:199-206.

［2］窦玉林.金属探测系统剔除装置的改进［C］∥中国烟草学会工业专业委员会烟草机械学术研讨会论文集，北京:中国烟草学会，2008:264-268.

［3］王大亮.烟丝金属除杂器:中国，200820147862.7［P］.2009-03-18.

［4］陈桂香.安检探测设备及其应用技术发展概况［J］.警察技术，2007(6):65-67.

［5］常谦，李宝贵.金属探测器的现状与发展前景［J］.中国安防产品信息，2002(4):45.

［6］Bill Z，孙志敞.金属探测设备发展及应用［J］.中国公共安全:综合版，2004(11):143.

［7］王伟.金属探测器原理及应用［J］.矿冶，1996(4):78-84.

［8］乔国宝.切叶丝线金属探测仪的研制和使用［J］.安徽烟草科技，1990(3):26-28.

［9］董安民.卷烟用金属探测器的二次分离［J］.烟草科技，1985(4):7-8.

［10］张明.英国Safeline金属探测器的抗电磁干扰措施［J］.电工技术，2003(5):54-54.

［11］唐德礼.单片机与PC机串行通信中波特率的确定［J］.现代电子技术，2004，27(14):91-92.

［12］国家烟草专卖局.YC/T 90.2-1996烟草机械金属探测仪第2部分:技术条件［S］.北京:国家烟草专卖局，1996:6-12.

［13］张领全.浅谈MES在烟草行业信息化中的应用［J］.信息与电脑，2012(1):162.

［14］王爱民，丁雷.烟草卷包作业动态调度技术［J］.计算机集成制造系统，2010，16(3):603-608.

［15］郑彬，蔡临宁.制造执行系统在制丝生产线上的应用［J］.烟草科技，2005(5):19-20.

［16］吕希胜.卷烟厂制丝线计划仿真系统开发［J］.制造业自动化，2008，30(10):96-99.