Z J17 卷烟机组水松纸接头检测技术的改进

李鹏飞

（红云红河烟草（集团）有限责任公司新疆卷烟厂，新疆乌鲁木齐 830000）

ZJ17 卷接机组的原型是HUNI 公司设计制造的PROTOS70卷烟机，我国于20 世纪90 年代引入国内，后由常德烟草机械有限责任公司经电控升级、在线检测升级等多次改造而成，现是我国国产卷烟机的主流设备，也是我国大部分卷烟厂正在使用的烟支卷接设备，该设备应用了当今自动化控制的最新技术、借鉴了国外著名烟机品牌的实际设计经验、参考了欧洲/国际上的电气标准，因此该机组具备稳定性好、控制精度高、结构清晰、扩展方便、易于维护等优点，同时该设备具有烟支质量好、有效作业率高，节省原辅材料、剔除点准确等特点。

1 水松纸接头检测过程

1.1 水松纸用尽检测B15.8（拼接过程的启动）

光电开关B15.8 为反射式光电开关，B15.8 发射红外光线，通过安装在正在使用中水松纸架（即下面的一个）上的反射器使光电开关B15.8 产生TCP 脉冲。产生的TCP 脉冲送到PLC 高速计数模块，并由MAX 部分CPU 中的盘纸转换程序计数。安装在MAX 后部齿轮盘上的接近开关B14.1 产生MCP1 脉冲，接近开关B14.3 产生DCP1 脉冲，两个脉冲送到检测模块A8，经A8处理后产生DCP6 脉冲，在100 个DCP6 脉冲周期内，当数到由P2 设定的TCP 脉冲数后，盘纸转换程序发出起动信号以加速上面的新盘纸，也可用手按动操作面板上的按钮S52 来发出此信号。这个加速新盘纸信号传送到起动控制器A43。如果已用完的盘纸没有更换，则接近开关B44 动作，于是会发生以下情况：（1）监测器断开并导致立即停机；（2）操作面板上的指示灯H30熄灭；（3）SE 显示器上显示停机信息“MAX 无水松纸”；（4）停机信号传送下游设备，如烟支存储器YF17 等，见图1。

图1 启动拼接过程

1.2 新水松纸加速过程

新水松纸加速由离合器Y14来实现供纸辊和加速辊的啮合，从而完成对水松纸供给速度的控制，该过程主要是对拼接时水松纸的加速蓄纸过程，拼接完成后降低速度运行将多余的储纸消耗，并在正常运行时跟踪机器的生产速度。一旦发生连接供纸辊和加速辊的离合器Y14 啮合得太快，会导致水松纸断裂，造成设备停机。为防止这一故障的发生，可编程控制器向控制装置A43 发出一个启动信号。 A43 产生恒定电压同时向Y14 提供0.7-0.8 左右大小的电流，于是电磁阀缓缓使加速辊与供纸辊传动装置啮合，新的水松纸较为平稳均匀地开始加速过程，见图2。

图2 新水松纸加速

1.3 拼接过程

可编程控制器发出加速新盘纸的信号后，设备降速至设定的拼接速度运行，同时离合器Y14 使供纸辊与加速辊啮合，新盘纸开始加速，直到加速到P3 设定的DCP6 脉冲数，一旦达到设定值后，PLC 向阀门Y12发出拼接信号（Y12 起动拼接装置）开始拼接过程。

1.4 拼接装置

水松纸拼接装置由压辊、电磁阀、气缸、上切刀、下切刀、支撑板等部件组成，当PLC 发出拼接信号之后，电磁阀驱动气缸动作，在上下切刀的共同作用下，完成新旧水松纸的搭接动作。

1.5 叠接头检测

对射式光电开关B15.3 检测水松纸是否有叠接头，含水松纸自身的叠接头，水松纸拼接产生的拼接段。当B15.3 检测到拼接段时，放大器上的LED 灯点亮。工作原理：光电开关将电流在发射端转换为光信号射出，接收器根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行检测。

1.6 水松纸拼接段追踪

如果水松纸中出现拼接段，则会发生以下动作: （1）水松纸刮纸器停止运作，记录到45个DCP6 脉冲后，程序发出信号打开阀门Y8，使刮纸器离开其工作位置。（2）达到由PLC 可调参数P6，停止供胶。当达到到P7 设定值时，拼接段到达提升臂处。PLC 在8 张水松纸片期间起动阀门Y7，于是将提升臂抬起，提升臂离开其工作位置。（3）经过37 个脉冲加上设定数目的DCP6 脉冲之后，含有水松纸拼接段的卷烟到达剔除阀Y4 前面。PLC 发出剔除信号启动阀门Y4。含有拼接段的卷烟由剔除阀Y4 剔出，剔出的数量由电气维修人员根据实际情况设定，见图3。

图3 接头剔除

1.7 拼接段剔除

刮纸器的作用是使水松纸易于弯曲，从而有利于烟支与滤嘴的接装，因此水松纸必须要经过刮纸器。阀门Y8 控制刮纸器的位置。阀门Y4 剔出所有没有经过刮纸器的烟支。机器脉冲MCP1 和DCP1 传给检测处理模块A8。操作面板上的发光二极管H1，H2 和H3 会发光。A8 将脉冲MCP1 和DCP1 处理后产生脉冲SCP4 和DCP6，这些脉冲再送到PLC。当接装机接收到起动信号，当数到20 个SCP4 脉冲后，触发启动程序，当记录到设定的DCP6 脉冲数（b9/b10）之后，PLC 关断阀门Y8，刮纸器转入其工作位置，见图4。

图4 刮纸器工作示意图

1.8 剔除准确性的验证

当水松纸完成拼接或水松纸有内部接头，接头检测器检测到接头会触发接头剔除程序，一旦剔除阀Y4 完成剔除动作后，我们可以查看废品收集箱内是否有含水松纸接头的水松纸片，如找到含有接头的水松纸片可认定剔除准确，如在废品箱未发现含有水松纸接头的纸片，则需调整剔除步距或剔除数量，该项工作由电工完成。

1.9 水松纸供给停止

PLC 在出现以下情况时会停止水松纸供给：

（1）程序停机；

（2）滤嘴供给故障；

（3）水松纸断裂。

由程序停机信号发出停止指令：当由供料成条部分、卷纸成型部分、烟支存储器YF17 或按下YJ27 控制面板上停机按钮而发出停机信号时，启动控制程序发出停机信号，并传送给PLC内部计数器。记录到49 个DCP6 脉冲后，起动阀门Y6，于是Y6脱开供纸辊和主齿轮系之间的离合器，水松纸供给过程便停止。YJ17 卷烟部分的显示器上显示停机信息“MAX 手动停机”。

因滤嘴供给故障而发出停止指令（立即停止）：记录到46 个DCP6 脉冲之后，PLC 起动Y6，从而脱开供纸辊和主齿轮系之间的离合器。YJ17 卷烟部分显示器上显示停止信息“MAX 滤嘴棒无嘴棒”。

因水松纸断裂而发出停止指令（立即停止）：一旦水松纸断裂，PLC 立即起动阀门Y6，从而立即脱开供纸辊与主齿轮系之间的离合器。YJ17 卷烟部分显示器上显示停止信息“MAX 水松纸断”。

2 ZJ17 卷烟机组水松纸存在问题

水松纸是用于包裹在过滤嘴，把滤棒粘接到烟条末端的纸，水松纸生产厂家一般将其卷成盘状，长度根据各生产厂要求而定，但大都超过2000M。水松纸由于长度较长，生产厂家在生产时难免需要将多段水松纸进行粘连，以达到水松纸生产规格要求的长度，在粘连过程中，多采用黑胶带进行搭接，以便人工检查和机器检测剔除。ZJ17 型卷烟机在生产颜色较重的卷烟牌号水松纸过程中，深色水松纸与黑胶带透光性接近，叠接头检测灵敏度不易调节导致烟支在剔除辊上全部剔除或接头未被检出，流入下道生产工序，引发较大质量事故。水松纸存在问题还有其它几方面原因，详细见表1。

表1 ZJ17 卷烟机组水松纸问题影响因素

经评估分析以上原因，对水松纸检测器功能不完善为影响水松纸接头剔除准确性的主要因素，因此应该从完善检测设备本身入手改进

3 ZJ17 卷烟机组水松纸接头检测技术的改进

3.1 各方案的评估

方案一：将原有水松纸接头光电检测器改为超声波检测器。目前M5 高速卷烟机采用的即是超声波接头检测器。优点：穿透能力较大，灵敏度较高，可靠性强。无论是水松纸原材料生产厂家在产品出厂时带出的内部接头, 还是在卷烟生产过程中因更换水松纸时产生的接头烟,都能准确检测、准确剔除，同时对各种深色水松纸产生的接头烟支,都可以准确检测、准确剔除。缺点：超声波检测器体积较大，无法在ZJ17 卷烟机组相应的位置上进行安装。

方案二：将原有水松纸接头光电检测器改为光纤检测器。目前PASSIM 卷烟机采用的即是光纤检测器。优点：穿透能力强，灵敏度较高，可靠性强。无论是水松纸原材料生产厂家在产品出厂时带出的内部接头, 还是在卷烟生产过程中因更换水松纸时产生的接头烟,都能准确检测、准确剔除，同时对各种深色水松纸产生的接头烟,都可以准确检测、准确剔除。缺（转下页）点：光纤检测器在安装位置要求严格。

3.2 方案的选择

由于超声波检测器体积较大，无法在ZJ17 卷烟机组相应的位置上进行安装，小组成员通过对两种方案的评估，最终选择方案二：将原有水松纸接头光电检测器改为光纤检测器。

3.3 对策

3.3.1 测量计算；对应措施：①分析设备工作原理，选择最佳的位置以及尺寸；②分析设备工作原理，选择最佳的光纤和光纤放大器；③根据安装位置运用AutoCAD 绘图软件进行设计、绘制光纤固定装置；④按照图纸加工光纤固定装置。

3.3.2 选材加工；对应措施：选择符合尺寸、强度要求的材料进行试验对比，最终根据各个参数选定最合适的材料并加工。

3.3.3 安装调试；对应措施：①正确安装光纤以及光纤放大器；②根据所选材料及规格进行组装、安装；③将新的接头检测信号接入系统并通电测试。

4 改进后的效果验证

改进后我们对改造的ZJ17 卷接机组进行了连续15 日的跟踪，得出无论是水松纸拼接接头还是水松纸自带接头都能100%准确剔除，由此可以得出，改进后的ZJ17 卷烟机组能够满足各种水松纸材质、颜色深浅等不同物理特性的卷烟牌号生产。另外，改进前水松纸灵敏的调节要打开放大器调整其内部的电位器，存在调整过程复杂，不直观、可调范围小等缺点；改进后，采用了光纤放大器，调整方便，数字量显示直观，可调范围大等优点。

5 改进后成果固化与推广

5.1 将本次改进活动成果标准化，绘制补充详细的电路图及程序控制图，把设备改造内容绘制成机械图，并纳入YJ27 电气和机械图册。

5.2 组织操作人员与技术人员熟悉改进后ZJ17 卷烟机水松纸接头检测系统。

5.3 建立详细的保养制度，定期清洁。

5.4 将本次的改进成果推广到车间其他机组。

6 结论

此项目应用效果显著，遵循了设备技术改造的针对性、适用性、可靠性和经济性的原则，应用价值高，具有重要的意义。综上所述，此次改进活动完成了预期设定的所有功能，目标完成，获得成功。该项目的实施，取得了较好的应用效果，改进后的ZJ17 卷烟机组水松纸接头检测的运用极大地提高了接头检测准确率，有效减少烟支接头误剔的产生，大大提升了水松纸接头检测适应生产变化的能力，保障了正常生产，同时也提升了我厂应变市场千变万化变化的能力。