CN112918741A - 一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置及方法，装置：控制器分别与计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和725小盒包装机连接；数字量输入模块分别与模盒链原点传感器、接触式传感器一和接触式传感器二连接；模拟量输入模块分别与滤嘴端传感器、烟丝端传感器和725小盒包装机的主用编码器连接；数字量输出模块通过电磁换向阀与接触式传感器一的驱动气缸和接触式传感器二的驱动气缸连接。方法：通过接触式传感器检测橡胶滚轮的磨损情况；通过滤嘴端传感器和烟丝端传感器采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况；分析并修正异常运行参数；退出诊断过程。该装置和方法能快速有效的诊断出空头或缺支剔除的故障原因。

Description

一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置及方法

技术领域

本发明属于卷烟设备技术领域，具体涉及一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置及方法。

背景技术

FOCKE 725小盒包装机的功能是完成FXS机组烟支成型及商标纸包装过程，其中空头/缺支检测系统是基于光电检测器信号的采集和处理而运行的。空头/缺支检测器滤嘴端和烟丝端各有三个光电传感器，分别对应烟组的上中下三层烟支，设备运行时逐个扫描模盒链上的52个模盒以及其中的烟组，通过滤嘴端的三个光电传感器寻找模盒棱和烟组棱，再通过设定的参数进行一系列内部计算，确定烟组中是否缺少烟支或者烟支的烟丝端是否存在空头，进而在后续进程中进行剔除。但是引起剔除的原因较多，空头端有烟丝填充度、烟组完整性等，过滤嘴端有烟组完整性、过滤嘴长度、烟组稳定性和输出信号过低等。另外，模盒链上每个模盒两侧都有两个支撑滚轮，滚轮表面为橡胶材质，长时间的运行会造成一定程度的磨损，引起模盒链运行不平稳，进而影响检测信号的准确性进而容易引起误剔除。而且725原控制系统只能看到某个原因引起了剔除，但没有提供引起剔除的烟支在烟组中的具体位置，无法为后续维修提供准确指示，也无法确定引起剔除的真正原因。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，该装置能快速有效的诊断出空头或缺支剔除的故障原因；该方法步骤简单，能在不影响原有设备各项功能的基础上，实现烟组误剔除故障快速准确的检测。

本发明提供一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，包括控制器、计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、接触式传感器一、接触式传感器二、模盒链原点传感器、滤嘴端传感器、烟丝端传感器和主用编码器；

所述接触式传感器一和接触式传感器二均为气缸型数字传感器，且前后对称的安装在模盒链的两侧，并且分别位于每个模盒两侧的两个支撑滚轮的下方；所述接触式传感器一和接触式传感器二分别用于通过接触的方式检测两个对应支撑滚轮的磨损程度；

所述模盒链原点传感器安装在模盒链的下方，用于检测模盒链中每个模盒的位置；

所述滤嘴端传感器为三个光电传感器A，滤嘴端传感器安装在模盒链上烟组的滤嘴端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的滤嘴端的端部；

所述烟丝端传感器为三个光电传感器B，烟丝端传感器安装在模盒链上烟组的烟丝端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的烟丝端的端部；

所述控制器分别与计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和725小盒包装机连接；

所述数字量输入模块分别与模盒链原点传感器、接触式传感器一和接触式传感器二连接；

所述模拟量输入模块分别与滤嘴端传感器、烟丝端传感器和725小盒包装机的主用编码器连接；

所述数字量输出模块通过电磁换向阀与接触式传感器一的驱动气缸和接触式传感器二的驱动气缸连接。

作为一种优选，所述控制器为PLC控制器。

所述一种优选，所述电磁换向阀为两位三通电磁换向阀，其工作在左位时，其P口与A口之间的气路连通，其T口截止，其工作在右位时，其P口截止，其T口和A口之间的气路连通；电磁换向阀的P口与高压气源通过管路连接。

本发明中，通过增加接触式传感器一和接触式传感器二的设置，能方便的对模盒链两侧的橡胶滚轮进行便捷的检测，从而可以通过接触式传感器反馈的位移信号来判别两侧橡胶滚轮是否有磨损情况；通过滤嘴端传感器和烟丝端传感器的设置能方便的采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况；通过模盒链原点传感器的设置，能检测到的每个模盒的位置信号；通过连接725小盒包装机的主编码器，能方便的获得主编码信号；这样可以方便的通过模盒的位置信号和主编码信号来判定出出现磨损的橡胶滚轮的位置、空头或缺支在烟组中的具体位置。该诊断装置结构简单、能有助于快速的判定出引起烟支误剔除的原因，有效解决了故障处理耗时长、维修效率低等难题，

本发明还提供了一种高速包装机烟支检测系统的诊断方法，包括以下步骤：

步骤一：通过PLC控制器控制725小盒包装机的启动；

步骤二：检测725小盒包装机运行过程中是否有误剔除情况，在没有误剔除情况时保持725小盒包装机的正常运行，在有误剔除情况时执行步骤三；

步骤三：进行第一级诊断；控制725小盒包装机的运行速度降低到100包/分钟，并向数字量输出模块发出驱动信号A，数字量输出模块在接收到驱动信号A后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二的驱动气缸动作，使接触式传感器一和接触式传感器二的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮，且以模盒链转动三周为一个诊断周期，根据接触式传感器一和接触式传感器二反馈的位移信号来判定橡胶滚轮的磨损情况，在没有磨损情况时直接执行步骤四；

如果有磨损情况时，控制器结合模盒链原点传感器检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定出磨损橡胶滚轮在模盒链上的具体位置，以便于维护人员进行快捷的更换；在检测到磨损的橡胶滚轮均更换完毕后，向数字量输出模块发出驱动信号B，数字量输出模块在接收到驱动信号B后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二的驱动气缸动作，使接触式传感器一和接触式传感器二的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮，执行步骤四；

步骤四：进行第二级诊断；控制器通过滤嘴端传感器和烟丝端传感器采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况，并结合模盒链原点传感器检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定空头或缺支在烟组中的具体位置，并根据空头或缺支在烟组中的具体位置调整相对应烟支层的剔除作业参数；如果误剔除现象消失，故障排除，保存当前参数后，诊断过程结束，执行步骤六；如果误剔除现象依然存在，执行步骤五；

步骤五：进行第三级诊断；提取核心运算参数并分析参数变化情况，甄别出造成误剔除的异常参数并进行修正，观察设备是否能正常运行，如果误剔除现象消除，则保存当前参数，诊断结束过程结束，执行步骤六；如果仍然有误剔除现象，则重复观察修正异常参数，直至参数调整到合理范围消除误剔除现象为止；

步骤六：保存当前运算参数，退出诊断系统。

进一步，为了方便进行实时观察，在步骤四中，控制通过与其连接的显示屏进行空头或缺支在烟组中的具体位置的实时显示。

本方法步骤简单，能通过在线式的检测方法来高效准确的检测出烟支误剔除的原因，有效降低了维修时长和维修难度；同时，能通过分级诊断的方式实现对缺陷烟支的精准定位和针对性的故障排除。

附图说明

图1是本发明中诊断装置的电路原理框图；

图2是本发明中接触式传感器的装配示意图；

图3是本发明中接触式传感器与橡胶滚轮的配合示意图；

图4是本发明中接触式传感器处于检测状态的示意图；

图5是本发明中接触式传感器处于非检测状态的示意图；

图6是本发明中诊断方法的流程图。

图中：1、模盒链，2、模盒链原点传感器，3、接触式传感器一，4、接触式传感器二，5、电磁换向阀，6、橡胶滚轮，7、滤嘴端传感器，8、烟丝端传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图6所示，一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，包括控制器、计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块、接触式传感器一3、接触式传感器二4、模盒链原点传感器2、滤嘴端传感器7、烟丝端传感器8和主用编码器；

所述接触式传感器一3和接触式传感器二4均为气缸型数字传感器，且前后对称的安装在模盒链1的两侧，并且分别位于每个模盒两侧的两个支撑滚轮的下方；所述接触式传感器一3和接触式传感器二4分别用于通过接触的方式检测两个对应支撑滚轮的磨损程度；

所述模盒链原点传感器2安装在模盒链1的下方，用于检测模盒链1中每个模盒的位置；

所述滤嘴端传感器7为三个光电传感器A，滤嘴端传感器7安装在模盒链1上烟组的滤嘴端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的滤嘴端的端部；

所述烟丝端传感器8为三个光电传感器B，烟丝端传感器8安装在模盒链1上烟组的烟丝端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的烟丝端的端部；

所述控制器分别与计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和725小盒包装机连接；

所述数字量输入模块分别与模盒链原点传感器2、接触式传感器一3和接触式传感器二4连接；

所述模拟量输入模块分别与滤嘴端传感器7、烟丝端传感器8和725小盒包装机的主用编码器连接；

所述数字量输出模块通过电磁换向阀5与接触式传感器一3的驱动气缸和接触式传感器二4的驱动气缸连接。所述一种优选，所述电磁换向阀5为两位三通电磁换向阀，其工作在左位时，其P口与A口之间的气路连通，其T口截止，其工作在右位时，其P口截止，其T口和A口之间的气路连通。电磁换向阀5的P口与高压气源通过管路连接。

作为一种优选，所述控制器为PLC控制器。

作为一种优选，还包括人机交互触摸控制屏，人机交互触摸控制屏与控制器连接，人机交互触摸控制屏上设置有可视界面和控制按钮，可视界面用于根据控制器的控制进行诊断过程参数的实时显示，控制按钮用于向控制器发送一级诊断控制信号、退出一级诊断控制信号、二级诊断控制信号、退出二级诊断控制信号、三级诊断控制信号和退出三级诊断控制信号；

控制器接收到一级诊断控制信号后控制对FOCKE 725小盒包装机的运行速度降低到100包/分钟，同时，通过数字量输出模块控制电磁换向阀5工作在左位，以接通高压气源与接触式传感器一3的驱动气缸的无杆腔和接触式传感器二4的驱动气缸的无杆腔连通，使接触式传感器一3的探头和接触式传感器二4的探头向上升到设定的高度；接触式传感器一3和二在与模盒链1两侧的橡胶滚轮6接触过程中将各自的位移变化信号均反馈给控制器，控制器根据位移变化信号来判定两侧的橡胶滚轮6是否有磨损的情况发生，并结合模盒链1原点传感器检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定出磨损橡胶滚轮6在模盒链1上的具体位置；控制器接收到退出一级诊断的控制信号后，通过数字量输出模块控制电磁换向阀5工作在右位，以接通接触式传感器一3的驱动气缸的无杆腔和接触式传感器二4的驱动气缸的无杆腔与大气的连通状态，在接触式传感器的驱动气缸的无杆腔与大气连通后，在驱动气缸内部复位弹簧的作用下，探头向下移动并复位到远离橡胶滚轮6的状态；

控制器接收到二级诊断控制信号，通过滤嘴端传感器7和烟丝端传感器8采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况，滤嘴端传感器7和烟丝端传感器8通过反射的光信号来判定是否有空头或缺支的情况，并结合模盒链原点传感器检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定空头或缺支在烟组中的具体位置；同时，根据空头或缺支烟支的具体位置进行对应烟支层参数的调整，以避免误剔除的现象，在误剔除现象消除后，保存当前参数；控制器接收到退出二级诊断控制信号后，停止通过滤嘴端传感器7和烟丝端传感器8采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况；

控制器接收到三级诊断控制信号后，分析剔除机构的运行参数，并找出超出设定范围内的异常参数，并对异常参数进行修正，如果误剔除现象消失，则保存当能运行参数，诊断过程结束，如果仍然有误剔除现象，则重复分析并修正异常参数，直至参数调整到合理范围且消除误剔除现象为止。控制器接收到退出三级诊断控制信号后，停止分析及修正异常参数。

本装置结构简单、安全可靠，能在不停机和不影响原有包装机各项控制功能的基础上，实现烟组中各烟支的检测状态的在线查看，并能对引起空头/缺支误剔除的烟支进行精准定位，有效解决了故障处理耗时长、维修效率低等难题，其可靠性、处理速度快，便于推广，该装置可用于FOCKE 725空头/缺支检测对缺陷烟支的精准定位，有效降低了维修时长和维修难度。

现有技术中，FOCKE 725小盒包装机造成空头/缺支烟组剔除的原因主要有以下几种：(1)烟支本身存在空头现象；(2)烟库调整不当或硬件损坏，造成烟组缺支；(3)模盒链运行不平稳，造成检测器信号异常引起误剔除；(4)参数设置不当，造成运算结果偏差引起误剔除。因而725设备引起剔除的原因复杂多样，但现有的诊断装置不能提供准确的故障和维修帮助信息，造成了维修过程耗时长，且维修困难的现状。

为此，本发明还提供了一种高速包装机烟支检测系统的诊断方法，包括以下步骤：

步骤一：通过PLC控制器控制725小盒包装机的启动；

步骤二：检测725小盒包装机运行过程中是否有误剔除情况，在没有误剔除情况时保持725小盒包装机的正常运行，在有误剔除情况时执行步骤三；

步骤三：进行第一级诊断；控制725小盒包装机的运行速度降低到100包/分钟，并向数字量输出模块发出驱动信号A，数字量输出模块在接收到驱动信号A后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二4的驱动气缸动作，使接触式传感器一和接触式传感器二4的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮6，且以模盒链1转动三周为一个诊断周期，根据接触式传感器一和接触式传感器二4反馈的位移信号来判定橡胶滚轮6的磨损情况，在没有磨损情况时直接执行步骤四；

如果有磨损情况时，控制器结合模盒链原点传感器2检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定出磨损橡胶滚轮6在模盒链1上的具体位置，以便于维护人员进行快捷的更换；在检测到磨损的橡胶滚轮6均更换完毕后，向数字量输出模块发出驱动信号B，数字量输出模块在接收到驱动信号B后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二4的驱动气缸动作，使接触式传感器一和接触式传感器二4的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮6，执行步骤四；

作为一种优选，控制器将每个模盒的位置信号、橡胶滚轮有无磨损的情况及磨损橡胶滚轮在模盒链1上的具体位置实时发送给计算机，并通过计算机上的可视化界面进行实时显示；

步骤四：进行第二级诊断；控制器通过滤嘴端传感器7和烟丝端传感器8采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况，并结合模盒链原点传感器2检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定空头或缺支在烟组中的具体位置，并根据空头或缺支在烟组中的具体位置调整相对应烟支层的剔除作业参数；如果误剔除现象消失，故障排除，保存当前参数后，诊断过程结束，执行步骤六；如果误剔除现象依然存在，执行步骤五；

作为一种优选，控制器将每个模盒的位置信号、是否有空头或缺支的情况及空头或缺支在烟组中的具体位置实时发送给计算机，并通过计算机上的可视化界面进行实时显示；

步骤五：进行第三级诊断；提取核心运算参数并分析参数变化情况，甄别出造成误剔除的异常参数并进行修正，观察设备是否能正常运行，如果误剔除现象消除，则保存当前参数，诊断结束过程结束，执行步骤六；如果仍然有误剔除现象，则重复观察修正异常参数，直至参数调整到合理范围消除误剔除现象为止；

作为一种优选，控制器将异常参数及修正参数实时发送给计算机，并通过计算机上的可视化界面进行实时显示；

步骤六：保存当前运算参数，退出诊断系统。

为了方便进行实时观察，在步骤四中，控制通过与其连接的显示屏进行空头或缺支在烟组中的具体位置的实时显示。

本方法步骤简单，能在不影响原设备正常功能的前提下，通过在线式的检测方法来高效准确的检测出烟支误剔除的原因，有效降低了维修时长和维修难度；同时，能通过分级诊断的方式实现对缺陷烟支的精准定位和针对性的故障排除。

Claims (5)

1.一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，包括控制器、计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块和数字量输出模块，其特征在于，还包括接触式传感器一(3)、接触式传感器二(4)、模盒链原点传感器(2)、滤嘴端传感器(7)、烟丝端传感器(8)和主用编码器；

所述接触式传感器一(3)和接触式传感器二(4)均为气缸型数字传感器，且前后对称的安装在模盒链(1)的两侧，并且分别位于每个模盒两侧的两个支撑滚轮的下方；所述接触式传感器一(3)和接触式传感器二(4)分别用于通过接触的方式检测两个对应支撑滚轮的磨损程度；

所述模盒链原点传感器(2)安装在模盒链(1)的下方，用于检测模盒链(1)中每个模盒的位置；

所述滤嘴端传感器(7)为三个光电传感器A，滤嘴端传感器(7)安装在模盒链(1)上烟组的滤嘴端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的滤嘴端的端部；

所述烟丝端传感器(8)为三个光电传感器B，烟丝端传感器(8)安装在模盒链(1)上烟组的烟丝端一侧，且分别对应烟组的上中下三层烟支的设置，其中每个光电传感器A的检测光照在每层烟支的烟丝端的端部；

所述控制器分别与计算机、数字量输入模块、模拟量输入模块、数字量输出模块和725小盒包装机连接；

所述数字量输入模块分别与模盒链原点传感器(2)、接触式传感器一(3)和接触式传感器二(4)连接；

所述模拟量输入模块分别与滤嘴端传感器(7)、烟丝端传感器(8)和725小盒包装机的主用编码器连接；

所述数字量输出模块通过电磁换向阀(5)与接触式传感器一(3)的驱动气缸和接触式传感器二(4)的驱动气缸连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速包装机烟支检测系统的诊断装置，其特征在于，所述电磁换向阀(5)为两位三通电磁换向阀，其工作在左位时，其P口与A口之间的气路连通，其T口截止，其工作在右位时，其P口截止，其T口和A口之间的气路连通；电磁换向阀(5)的P口与高压气源通过管路连接。

4.一种高速包装机烟支检测系统的诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过PLC控制器控制725小盒包装机的启动；

步骤二：检测725小盒包装机运行过程中是否有误剔除情况，在没有误剔除情况时保持725小盒包装机的正常运行，在有误剔除情况时执行步骤三；

步骤三：进行第一级诊断；控制725小盒包装机的运行速度降低到100包/分钟，并向数字量输出模块发出驱动信号A，数字量输出模块在接收到驱动信号A后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二(4)的驱动气缸动作，使接触式传感器一(3)和接触式传感器二(4)的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮(6)，且以模盒链(1)转动三周为一个诊断周期，根据触式传感器一和接触式传感器二(4)反馈的位移信号来判定橡胶滚轮(6)的磨损情况，在没有磨损情况时直接执行步骤四；

如果有磨损情况时，控制器结合模盒链原点传感器(2)检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定出磨损橡胶滚轮(6)在模盒链(1)上的具体位置，以便于维护人员进行快捷的更换；在检测到磨损的橡胶滚轮(6)均更换完毕后，向数字量输出模块发出驱动信号B，数字量输出模块在接收到驱动信号B后同时控制接触式传感器一和接触式传感器二(4)的驱动气缸动作，使接触式传感器一(3)和接触式传感器二(4)的探头均上升设定高度，并分别靠近模盒两侧的橡胶滚轮(6)，执行步骤四；

步骤四：进行第二级诊断；控制器通过滤嘴端传感器(7)和烟丝端传感器(8)采集当前运行状态下烟组中全烟支是否有空头或缺支的情况，并结合模盒链原点传感器(2)检测到的每个模盒的位置信号、主编码器检测到的725小盒包装机的主用编码信号来确定空头或缺支在烟组中的具体位置，并根据空头或缺支在烟组中的具体位置调整相对应烟支层的剔除作业参数；如果误剔除现象消失，故障排除，保存当前参数后，诊断过程结束，执行步骤六；如果误剔除现象依然存在，执行步骤五；

步骤五：进行第三级诊断；提取核心运算参数并分析参数变化情况，甄别出造成误剔除的异常参数并进行修正，观察设备是否能正常运行，如果误剔除现象消除，则保存当前参数，诊断结束过程结束，执行步骤六；如果仍然有误剔除现象，则重复观察修正异常参数，直至参数调整到合理范围消除误剔除现象为止；

步骤六：保存当前运算参数，退出诊断系统。

5.根据权利要求4所述的一种高速包装机烟支检测系统的诊断方法，其特征在于，在步骤四中，控制通过与其连接的显示屏进行空头或缺支在烟组中的具体位置的实时显示。

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