一种水松纸接头检测剔除系统的研制与应用

李志强 郑 珂 丁 力

（河南中烟工业有限责任公司 安阳卷烟厂，河南 安阳 455000）

近年来在烟支品质及质量方面中烟公司不断提出深化改革，多种牌号烟支更是选用了高档的、特殊的水松纸材料，这些新型水松纸材料大都存在不透光镀层，YJ1727卷接机组的水松纸接头检测装置采用的是常规的光电传感器，靠的是检测纸张透过光度判别接头的存在，新型不透光材料的应用使得原机检测失效，生产中产生很多各种各样的内部接头及拼接接头，这些接头如果不能及时剔除，将会随着卷烟过程被卷入烟支中，造成问题烟支，因而严重的影响产品的 质量。

1 研究目标

近年来面对市场需求许多高档香烟、细支香烟采用了带有金属元素图层的高档水松纸，此类水松纸对于光线的阻隔是100%的，完全颠覆了以往的检测原理，新型不透光材料的应用使得原机检测失效，生产中产生很多各种各样的内部接头及拼接接头。因此，需要研究一套可以检测所有水松纸材料的检测剔除系统。

2 技术要求

1）水松纸接头检测不只限于检测新型不透光材料，必须能适应所有材料。

2）必须有检出纸张生产时粘接的内部接头，且不受粘接材料的限制。

3）接头检出后烟支的剔除尽量减少对合格烟支的浪费，单次剔除烟支数量不得大于10支。

4）接头的正确剔除率应保持在99%以上。

5）设置人机界面，剔除烟支的数量可以按需调整。

6）接头数量及剔除烟支的数量等数据应实时保存，方便检验 查询。

3 工作原理

采用超声波发射机，通过对接收声波信号的强弱来检测出水松纸接头，当有接头通过叉型检测器时，超声波检测器就检测到接头信号并传送到系统功能处理模块PLC,PLC接收接头信号的同时，还接收经过隔离模块处理的卷烟机的同步脉冲等信号，并把这些信号在其内部通过编程实现边沿触发、脉冲捕捉、高速计数中断、移位寄存、计数器计数、中断、脉冲调制、条件置位复位等需求，并通过RS-485接口与前端监控触摸屏进行数据交换，用触摸显示屏动态显示接头信号，剔除动作，同时触摸屏设定好剔除接头需要的延时时间，剔除烟支的数量以及有关的技术数据等实时传送给PLC进行处理，实现友好的人机交流。最后，PLC把程序处理的结果通过输出接口传送到卷烟机的剔除装置，从而剔除包含有内部接头的不合格产品。

4 实施流程

系统主要有前端监控触摸屏、系统功能处理可编程模块、智能信号采集模块及接头烟剔除装置等组成。

图1 水松纸接头超声波检测剔除系统构成

4.1 前端监控触摸屏

前端监控通过HMI触摸屏来进行人机对话，通过计算机对触摸屏的编程，实现用触摸屏界面完成对水松纸内部接头的检出显示。

4.2 系统功能处理模块

系统功能处理模块选用西门子S7-200可编程控制CPU模块（PLC），它接收智能信号采集模块传送的内部接头信号，经隔离模块捕捉、脉宽整形的卷烟机高速同步信号，通过CPU内部程序编辑对信号处理、时间延时、参数设定、并与前端监控触摸屏的信息交换，最后输出准确的处理结果来控制外部剔除装置剔除含有接头的不合格卷烟产品。

4.3 隔离模块

信号采集隔离模块采用功能强大的隔离放大器，通过高灵敏度光电控制各种接头信号，把信号传送给PLC，将改造系统的电信号与YJ17YJ27完全隔离开，同时过信号采集隔离模块的输出功能还可以将剔除信号与原机分离隔开，充分保护卷烟机的正常运行及不受本系统的相互干扰。

5 预期结果

可以检测所有透光或不透光的水松纸，准确检测剔除水松纸内部接头和拼接接头，适用于所有机型的卷烟机。可以实时准确的动画显示含有内部接头产品的检出和剔除情况。可以利用界面设定各项功能，包括超声波传感器的标定学习、烟支剔除数量、剔除位置，可以查询接头数量、剔除烟支数量等运行数据。