刘畅
黄金叶生产制造中心 河南省郑州市 450000
摘要：ZJ17卷烟机具有多种质量检测手段对烟支生产中产生的缺陷产品进行检验，不合格的卷烟烟支由接装机剔除。由于剔除控制元器件的老化、损坏等方面的原因，会造成缺陷烟支没有剔除的现象，导致不符合生产工艺标准的卷烟产品流入下一工序，严重影响了产品的质量。针对这些情况，经过我的长期摸索、分析和研究，设计并安装了剔除系统故障诊断装置，取得了一定的效果，使烟支卷制质量进一步稳定和提高，减少了不合格品的产生，相应的提升了有效作业率并降低了成本。
关键字：卷烟机 烟支检测与剔除 可编程控制器 烟支剔除故障诊断
一、问题提出
ZJ17卷烟机是引进德国HUANI公司的世界著名卷烟机组，集机、电、气、液与一体，具有优秀的生产率与可靠性。它由供料成型机、卷制成型机、接装机三部分组成，设计生产速度7000支/分钟，整体布局紧凑合理，维护方便，自动化程度高，在生产过程中，卷烟机具有多种质量检测手段对烟支生产中产生的缺陷产品进行检验，不合格的卷烟烟支由接装机剔除。由于剔除控制元器件的老化、损坏等方面的原因，会造成缺陷烟支没有剔除的现象，导致不符合生产工艺标准的卷烟产品流入下一工序，严重影响了产品的质量。
1.1、烟支检测系统原理
ZJ17卷烟机在生产过程中存在多种卷烟质量检测手段，其中主要包括SRM、CIS、拼接段检测等。其中SRM是利用微波传感器对卷烟烟条密度进行检测，不合格品包括烟支重量的过轻、过重、软点、硬点等。CIS包括三部分，分别是烟丝端头检测器检测烟支点燃端的烟丝密度、OTIS检测对卷烟烟支的外观进行检测，不合格品包括烟支包裹不良及搭口裂开、漏气检测测量从烟支和烟支间间隙处测得的两种压力的差值判断烟支气密性。拼接段检测对卷烟生产所需的盘纸水松纸中的接头进行检测。上述检测项目所测得的不合格品都将在MAX接装机剔除。
1.2、烟支剔除原理
ZJ17卷烟机的不合格品在接装机的剔除由三个剔除工位分别执行。当检测系统检测到不符合烟支工艺标准的卷烟后，接装机PLC会发出相应的剔除信号，剔除信号控制固态继电器的导通，固态继电器的常开触点闭合使剔除电磁阀得电导通剔除气路，将缺陷烟支所处工位的卷烟剔除。其中，双长剔除阀Y4执行的剔除在搓接鼓轮上，用于剔除启停阶段废烟、拼接段烟支、缺少滤嘴的双倍长烟支等等。烟支剔除阀Y1执行的剔除在剔除鼓轮上，用于剔除CIS检测系统的不合格烟支。烟支剔除阀Y31执行的剔除在剔除鼓轮上，用于剔除SRM检测系统的不合格烟支。如图一所示
1.3、故障分析
由于卷烟机剔除系统包括固态继电器及其控制的剔除阀，在日常生产过程中，固态继电器与剔除阀的故障和损坏都会导致缺陷烟支剔除失败。当固态继电器发生故障时，会出现剔除信号发生后固态继电器没有导通，从而使剔除电磁阀无法得电吸合导通剔除气路，缺陷烟支无法剔除。当剔除电磁阀发生故障时，会出现剔除阀线圈断路，固态继电器虽然导通但是电磁阀无法导通剔除气路，缺陷烟支无法剔除。当剔除阀内部阀芯脏污电磁阀吸合时气路导通变慢，造成烟支剔除不净等现象。但是由于没有对剔除后烟支剔除状况的检测，因此当出现上述故障时，操作员无法及时发现，会造成大量需要剔除的烟支没有剔除进入下一生产工序甚至流入市场。
二、设计方案及原理
为了能对卷烟机剔除系统故障进行有效监测，设计一套卷烟机剔除系统故障诊断装置。装置包括可编程控制器，出烟轮烟支光电检测S1，时钟脉冲检测S2，停机继电器A1，声光报警装置
2.1装置的组成
出烟轮烟支检测S1安装在出烟轮处，出烟轮是接装机的最后一个鼓轮，可以对所有剔除后的烟支进行检测。通过出烟轮烟支检测S1对生产出的烟支进行监控。烟支剔除信号产生后，应在相应的剔除阀进行剔除，出烟轮烟支检测S1检测剔除后烟支是否存在，当产生烟支剔除后，无论是哪个剔除阀剔除的烟支，在出烟轮处必然有相应烟支缺失，以此判定剔除的准确性。
时钟脉冲检测S2安装在接装机定时盘处，取机器同步运行信号，定时盘每旋转一周产生一个脉冲信号，机器相对应的生产出一根烟，同步运行信号输送至控制器中，产生移位信号，分别对三个剔除信号进行移位。
停机继电器A1和声光报警装置用于故障诊断装置侦测到故障后的停机与报警，停机继电器A1的吸合线圈由控制器输出信号控制，一组常闭触点串联到继电器A24的控制线路中，用于在停机继电器A1吸合后使A24断电，进而断开变频器使能信号使卷烟机停机，并触发声光报警信号。
2.2控制原理
该装置在工作时对剔除信号、固态继电器导通后的输出信号、以及烟支检测信号进行监控比较，具有两种功能。
首先，对剔除信号和固态继电器导通后的输出信号进行比较，用以判断固态继电器是否出现故障。当卷烟机各检测系统产生剔除信号后，这些剔除信号分别作用于上述三个剔除阀控制固态继电器，因此将剔除信号和固态继电器的导通输出信号引入可编程控制器的输入端，分三组进行逻辑比较判断。在固态继电器没有出现故障时，有剔除信号则固态继电器导通输出控制信号到剔除阀，没有剔除信号时固态继电器断开剔除阀控制信号，因此采用异或逻辑判定，两者同时存在即两个输入信号都为1时，或者两者同时都不存在即输入信号都为0时控制器输出为0，两个输入信号只有其中一个为1另一个为0时控制器输出为1。控制器的输出信号接入停机继电器A1，利用停机继电器A1的常闭触点断开继电器A24，并断开变频器使能信号。如图二所示
另外也对剔除阀进行故障监控，当剔除信号产生后固态继电器导通，控制剔除电磁阀的吸合将相应剔除工位的烟支剔除，由出烟轮烟支光电检测S1对剔除情况进行判断。卷烟机时钟脉冲检测S2的脉冲信号将剔除信号通过控制器进行移位，移位步数分别为三个剔除工位到出烟轮烟支光电检测S1之间的烟支工位数，剔除移位信号与出烟轮烟支光电检测S1检测到的烟支信号进行比较，当有剔除信号时，如果剔除阀正常则经过移位在S1处应检测不到烟支，反之剔除阀出现故障时将会检测到烟支，因此采用同或逻辑判定，剔除移位信号与烟支光电检测S1输入信号中只有一个为1时，控制器输出为0，否则输出为1。控制器的输出信号接入停机继电器A1，利用停机继电器A1的常闭触点断开继电器A24，并断开变频器使能信号。如图三所示
三、使用效果
ZJ17卷烟机剔除系统故障诊断置经安装后，可对剔除阀及其控制继电器的状态进行监控，在其出现故障时能及时停止设备运行，防止缺陷产品剔除失败后流入下一工序。该装置结构简单实用，具有以下优点：实施成本低，安装简单，程序调整方便，与卷烟机运行程序互补且不相互影响，不用改动卷烟机机构，不影响设备外观，能有效防止缺陷烟支流入下道工序。
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图一、1.出烟轮 2.剔除鼓轮 3.检测鼓轮 4.调头鼓轮 5.传送鼓轮 6.分切鼓轮 7.传送鼓轮 8.搓接鼓轮 9. Y31剔除工位 10.Y1剔除工位 11.Y4剔除工位
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作者简介：刘畅（1984—），学士，工程师，高级技师，主要从事卷包设备的管理与研究。