研制条烟提升烂包堵塞检测报警装置

研制条烟提升烂包堵塞检测报警装置

刘凯

山东中烟工业有限责任公司滕州卷烟厂  277599

摘要：目前，滕州卷烟厂卷包车间条烟输送通道采用高空输送设计，从包装机组下游机出来的条烟经过条烟提升机、条烟高空输送履带、条烟输送控制系统，到达装封箱机进行件烟的封装。条烟输送过程中，当从包装机组下游机产出的条烟经过条烟提升输送至高空输送履带时，经常会出现因条烟外观包装缺陷，导致立改平通道段通道堵塞，如果处理不及时，将导致设备停机。

关键词：条烟输送通道；立改平；堵塞

1 存在问题

1.1设备停机不仅会导致原辅材料的浪费，同时降低了设备的有效作业率，大大增加了操作工员的劳动强度。当在输送通道高处发生条烟堵塞时，通常的解决办法有两种：第一种是利用升降车升高至离地面4米左右的通道段，人为进行疏通；第二种是利用长杆子进行人为疏通。两种方法不仅费时费力，且都存在较大的安全隐患。针对条烟烂包堵塞问题，首先试图从设备和物料方面去解决问题，对包装机的关键部位进行维修调试，同时选取质量好的条盒进行生产作业。维修调试完成，对维修效果进行了验证。

1.2通过分析数据，维修后缺陷条烟的数量和停机时长的比例有了比较明显的下降，但是效果并没达到既定要求。通过讨论分析后，总结出以下两点原因：一是设备方面。卷包车间生产同时使用不同厂家的条盒，不同厂家的条盒对设备的适应程度不同，当更换物料时，需要频繁的对设备进行调整，实施难度大；二是物料方面。人工挑选合适的条盒使用，劳动强度太大，效果不好。

1.3需求性分析。需求1：提高设备运行效率的需求。缺陷烟堵塞问题降低了设备的有效作业率。需求2：降低损耗的需求。一条缺陷烟造成的堵塞和设备停机会带来3-5条条烟的消耗，带来了不必要的浪费。需求3：降低人工劳动强度和安全隐患的需求。目前我厂对条烟堵塞的处理方式主要是用长杆子进行疏通，劳动强度大。经过研究分析，决定研制条烟提升堵塞检测报警装置。

2 目标论证
2.1通过研制一种条烟提升堵塞检测报警装置，检测条盒包装缺陷条烟，并发出报警信号，操作工根据现场情况和相关标准决定处理方式。考虑到实际情况中检测环境相对复杂，可能对检测剔除率有一定影响，因此确定目标为：1.定性目标。具有报警功能，当不合格条烟被检测到时，能够实现报警功能；2.量化目标。检测识别准确率，当有烂包烟通过检测装置时，能够准确识别，检测识别准确率大于92%。

2.2目标可行性分析。

2.2.1相近装置的剔除率。通过查阅相关装置的技术文件和数据统计，《视觉检测系统在条盒外观检测上的应用》中装置的剔除率为95%，成品烟箱外观检测装置的识别准确率在92%以上。

2.2.2理论分析。检测装置检测外观缺陷，并记录外观状态信号，把信号传递给PLC，控制报警器发出报警信号。因此，检测装置理论分析是可行的。

2.2.3模拟试验。利用装封箱机条盒外观检测装置进行模拟试验，模式试验结果显示，利用装封箱机条盒外观检测装置检测的准确率为95%。

2.2.4研究人员经验。研究人员理论水平高，现场经验丰富，多次参与重大课题的研究，能够提出合理的解决方案。因此，设定的目标是可行的。

3 提出方案

运用“头脑风暴法”，针对条烟堵塞问题进行了全面分析，通过查阅资料从多角度提出可供选择的意见、观点，最终提出了2种总体方案并进行选择分析。方案一：视觉检测报警装置。运用摄像头对烟箱拍照，将照片传至上位机，通过上位软件程序分析判断条盒包装，当检测出缺陷烟时发出报警信号。方案二：光电检测报警装置。在条烟行进方向依靠光电开关进行触发时长检测，当检测触发时长小于设定值视为缺陷条烟，报警装置发出报警信号。根据方案对比分析，选择研制光电检测报警装置作为研制方向，并初步形成了装置检测的原理流程图，如图所示。

4制定对策

4.1 电气设计的细化。光电开关是检测装置的核心硬件，对不同类型的光电开关从检测效果、安装难度等方面进行了模拟试验。

4.1.1检测部分接近开关模拟试验（1代表检出0代表未检出）。原理：当缺陷烟通过装置时，缺陷烟挤压感应片，当感应片与光电开关接触时，触发PLC动作，装置发出报警信号示。4.1.2.检测部分漫反射型光电开关模拟试验（1代表检出0代表未检出）。原理：当缺陷烟通过装置时，漫反射光电开关发出的光线通过条盒折射回光电开关，当时间小于设定值时，触发PLC动作，装置发出报警信号。由于包装机原控制柜PLC有预留的I/O模块，所以控制器借用原包装机西门子S7-300系列PLC。

4.1.3结论.1.检测部分选用接近开关传感器；2.接近开关个数选择3个；3.控制器选择原控制柜西门子PLC。

4.2 机械设计的细化。根据现场对条烟提升通道和条烟宽度的测量分析，对检测装置的结构进行了初步设计，设计出矩形检测装置，并对装置进行了模拟试验。根据矩形检测装置模拟试验中存在的问题，对矩形装置记性了进一步的改进，设计了喇叭口导入装置，并对装置进行了模拟试验。

4.2.1检测方式的确定（梯度试验）.由于电气设计部分中选择了接近开关作为检测元件，所以检测方式选择弹簧接触的方式，并对接近开关和感应片之间的距离进行了梯度试验。

当距离设为1mm和2mm时均出现了误检测，条烟无法通过装置。结果表明当距离为3mm时检测效果最好。

4.2.2装置宽度和高度的确定。针对装置的高度和宽度的确定，小组根据条烟的宽度和高度进行了模拟试验。当高度固定在7厘米时，调整装置两端支架之间的距离，对装置进行梯度试验，试验结果表明，当检测装置宽度为89.26mm时，检测效果最好。同样，固定长度为89.26厘米，调整装置的高度，对装置进行梯度试验，试验结果表明，当检测装置高度为70.34mm时，检测效果最好。

4.2.3结论。1.检测装置选用喇叭嘴导入式装置；2.接近开关和感应片之间的距离为3mm检测效果最好；3.装置宽度为89.26mm，高度为70.34mm时，检测效果最佳；4.装置选用不锈钢作为制作材料。

4.3 装置安装位置的细化。要检测出缺陷烟，防止缺陷烟进入高空输送通道，只能把检测装置安装在包装机之后高空输送通道之前，对装置的安装位置做了详细的对比分析，并对检测效果做了模拟试验，。通过对比分析，将检测装置安装在条烟提升入口位置。

4.4报警方案细化。报警装置直接借用条烟提升通道上原有横烟检测报警停机装置，不在新增报警装置。为了区分故障类型，便于分析设备故障原因，采用Wincc flexible2008对报警记录进行了细化，以便区分不同的缺陷类型。

4.5缺陷烟处理方式的细化。针对检测出的缺陷烟，形成两种解决方案，并对方案进行的模拟试验。

4.5.1新增剔除装置.由于条烟通过输送通道时，条烟的方向与通道方向一致，利用装封箱机处剔除气缸进行模拟试验，其中1代表剔除到位，不影响下一条烟的通过，0代表剔除不到位，影响下一条烟的通过。结果表明，增加剔除装置剔除效果不好，因此不选用。

4.5.2短暂停机人工取出。当缺陷烟被检测出，出发设备停机，操作工将缺陷条烟取出继续启动设备，对比两种方案，小组经过讨论最终选择方案二作为处理方式。

5 结束语

5.1检测识别准确率效果验证.经项目实施后，对装置进行实际使用性能检测，安排专人对甲、乙、丙三个工段进行观察统计，检测装置检测准率为96%、97.9%和96.3%，目标达成。

5.2将《研制条烟提升烂包堵塞检测报警装置》相关技术资料在车间备案。对车间员工进行培训，要求熟练操作使用、维修和保养。继续关注我们设计的装置，针对问题及时修复并持续改进。

5.3研制条烟提升烂包堵塞检测报警装置的研制，圆满达到了活动目标。有效的降低了设备的停机次数，减少了物料损耗和劳动强度。本装置采用自动化检测方式识别精度高，分布安装实施易推广，具有较好的推广条件。

参考文献：

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