包装机新型胶位控制系统的设计与应用

摘 要：本文通过对烟草行业包装机胶位控制系统的现状分析，对胶位控制系统的进行新型设计，采用超声波传感器元件，利用超声波的特性，论证了超声波传感器检测胶位的优越性。该控制系统通过对超声波传感器信号所采集的数据进行深入处理，能够提高胶位控制系统的稳定性，并得到了良好的反馈，充分证明了利用超声波传感器的胶位控制系统在包装机胶位控制中应用的可行性。

关键词：超声波；传感器；胶位控制

中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0026-01

1 引言

在卷烟包装生产过程中，胶位控制系统一直是困扰生产效率提高的重要环节。目前，烟草企业的包装设备中主要机型为GD包装机，该机型胶位检测传感器设计为电容传感器，是开关量输出模式，机器在生产过程中受环境因素影响有时会出现误动作，严重影响产品质量和机器的生产效率。

2 系统原理

超声波可在不同介质中以不同的速度传播的特性，超声波具有定向性好，能量集中，在传输过程中衰减小，反射能力较强等特点。对胶位控制系统的进行新型设计，采用超声波传感器元件，超声波传感器可广泛应用于非接触式检测，不受光线，被测物颜色等的影响，它不仅能够定点和连续测胶位，这种特性对胶位检测不受生产环境因素干扰非常有益。与其他测位技术相比较，它不需要特别防护，安装维修较方便，而且结构方法都较简单，经济效益显著。胶位控制设计采用超声波液位测量技术，运用超声波脉冲回波方法，由发射传感器发出超声波脉冲，传到液面经反射后返回接收传感器，测出超声波脉冲从发射到接受所需的时间，根据媒介中的声速，就能得到从传感器到液面之间的距离，从而精确测定胶位高度。

3 胶位控制方案

3.1 系统的设计

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到使用要求。另一方面在工作中，超声波传感器有着优越的抗干扰性与工作的稳定性，故选择超声波传感器代替原设备的电容传感器进行测量物体间的距离。

在数据处理方面，本文设计采用PLC作为控制器（如图1示，系统软件设计的总框图），针对超声波传感器的测量结果进行处理，用触摸屏进行显示和设定。超声波传感器的输出信号是0―10V，接入PLC的模拟量输入模块中经处理转换为液面高度显示在人机界面上。

3.2 系统的控制

系统的控制主要完成显示液面高度、设定报警区间和注胶时间功能控制模式（如图2示，系统控制模式）。区间设定是根据实际情况设定，保证涂胶量符合生产工艺要求，通过液面高度和注胶高度的比较来判断是否注胶，液面高度情况还能反映元器件是否损坏。超声波传感器的测量结果可以实现供胶的闭环控制，随机器速度的变化控制增加与减少供胶量，胶位液面可以设定高低位报警功能，能够实现以数字的形式显示测量距离。

3.3 元件的x择

系统设计采用UNDK系列超声波传感器，这类型传感器检测范围为30―250mm，分辨率小于0.3mm，声波频率为300KHZ，响应时间小于50ms。其参数基本特点符合设计要求，能够达到控制的精度和要求。

4 结语

包装机新型胶位控制系统设计利用超声波的技术原理，采用超声波传感器元件，系统控制功能精确，可以有效提高包装机的胶位控制精度，有效减少机器胶位控制系统的故障，有利于提高机器生产效率，是具有推广价值的实用新技术。

参考文献：

[1]李现明.超声波传感器的结构应用[M].机械工业出版社，2010.11.