超声波检测在ZB47高速包装机上的应用及推广

吉翔

【摘 要】本文对卷烟厂ZB47高速包装机的胶缸液面检测方式---基于超声波传感器的液位高度测量系统，即利用超声波传感器对胶缸液面高度进行检测。通过与GD包装机老式检测即利用电容传感器对胶缸液面进行测量的各个方面的对比，论证了利用超声波传感器检测的优越性。通过对采集的数据进行深入处理，采用闭环控制大大增加了系统的稳定性，最后对该设备的现场应用，所取得了良好的反馈，充分证明了超声波传感器在卷烟厂GD包装机上胶缸液面检测的应用的可行性。

【关键词】ZB47高速包装机 GD包装机 超声波检测 胶液液面测量系统 超声波传感器

1 胶缸液面检测方式对比

我厂包装设备中有两种主要机型，一种为在国内市场占有率较高的GD包装机，生产能力400包/小时。另一种是新型高速机ZB47生产能力500包/小时。在卷烟生产过程中胶缸液面检测一直是困扰生产效率提高的环节。GD包装机液面检测传感器是电容传感器开关量输出。在生产过程中有时会出现误动作，严重影响产品质量和生产效率。而在ZB47高速机上胶缸液面检测采用的是基于超声波传感器的液位高度测量系统。

该测量系统中超声波传感器的原理：超声波可在不同介质中以不同的速度传播，由于超声波具有定向性好，能量集中，在传输过程中衰减小，反射能力较强等特点，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测法，不受光线，被测物颜色等的影响，它不仅能够定点和连续测液位。与其他测位技术相比较，它不需要特别防护，安装维修较方便，而且结构方法都较简单，价格低廉。在超声波液位测量技术中，应用最广泛是超声波脉冲回波方法，由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接受所需的时间，根据媒介中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而确定液位高度。

该测量系统无论在稳定性还是在准确性上都优于GD包装机上采用的方式。值得在GD包装机上推广。

2 基于超声波传感器的液位高度测量系统

2.1胶液液面检测的重要性

大多数的卷烟机的胶缸一般是给小包包装处和大条成型处进行供胶，如果在生产过程中，胶缸检测出现误动作，导致胶缸不供胶或者不停供，维修起来不仅会大大降低卷烟厂的生产效率，而且还会产生大量的废烟，增加卷烟厂的能耗。

2.2 GD包装机超声波的胶缸液面方案的设计

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到使用要求。另一方面在工作中，超声波传感器有着优越的抗干扰性与工作的稳定性，结合ZB47上的应用，选择超声波传感器代替原设备的电容传感器进行测量物体间的距离。 超声波传感器的输出信号是0—10V，信号需要数据处理，显示和设定。综合各方面因素，采用PLC作为控制器，针对超声波传感器的测量结果进行处理，用触摸屏进行显示和设定。如图所示，系统软件设计的总框图。

2.3基于超声波的胶缸液面测量的控制

GD包装机胶缸液面测量系统主要完成显示液面高度、设定报警区间和注胶时间功能。区间设定时根据实际情况设定，保证涂胶量能符合生产工艺要求。根据液面高度和注胶高度的比较来判断是否注胶。根据液面高度情况还可以判断元气件是否损坏等功能。并且能针对超声波传感器的测量结果进行如下处理：

（1）实现供胶的闭环控制，并随车速的变化随时增加和减少供胶量；

（2）设定高低位报警功能；

（3）以数字的形式显示测量距离。

3 系统运行结果

目前原理样机已实现，并满足了所提出的性能指标要求，且经过安装调试投入运行后，运行稳定，计量准确，提高了生产效率和机台的有效作业率。为烟厂做出了贡献，受到了烟厂员工的一致好评。

4 结语

利用超声波检测胶缸液面，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到使用要求。值得在所有GD包装机上推广。