林錦超

摘 要：本文通過對煙草行業(yè)包裝機膠位控制系統(tǒng)的現狀分析，對膠位控制系統(tǒng)的進行新型設計，采用超聲波傳感器元件，利用超聲波的特性，論證了超聲波傳感器檢測膠位的優(yōu)越性。該控制系統(tǒng)通過對超聲波傳感器信號所采集的數據進行深入處理，能夠提高膠位控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并得到了良好的反饋，充分證明了利用超聲波傳感器的膠位控制系統(tǒng)在包裝機膠位控制中應用的可行性。

關鍵詞：超聲波；傳感器；膠位控制

中圖分類號：TB486 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0026-01

1 引言

在卷煙包裝生產過程中，膠位控制系統(tǒng)一直是困擾生產效率提高的重要環(huán)節(jié)。目前，煙草企業(yè)的包裝設備中主要機型為GD包裝機，該機型膠位檢測傳感器設計為電容傳感器，是開關量輸出模式，機器在生產過程中受環(huán)境因素影響有時會出現誤動作，嚴重影響產品質量和機器的生產效率。

2 系統(tǒng)原理

超聲波可在不同介質中以不同的速度傳播的特性，超聲波具有定向性好，能量集中，在傳輸過程中衰減小，反射能力較強等特點。對膠位控制系統(tǒng)的進行新型設計，采用超聲波傳感器元件，超聲波傳感器可廣泛應用于非接觸式檢測，不受光線，被測物顏色等的影響，它不僅能夠定點和連續(xù)測膠位，這種特性對膠位檢測不受生產環(huán)境因素干擾非常有益。與其他測位技術相比較，它不需要特別防護，安裝維修較方便，而且結構方法都較簡單，經濟效益顯著。膠位控制設計采用超聲波液位測量技術，運用超聲波脈沖回波方法，由發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波脈沖，傳到液面經反射后返回接收傳感器，測出超聲波脈沖從發(fā)射到接受所需的時間，根據媒介中的聲速，就能得到從傳感器到液面之間的距離，從而精確測定膠位高度。

3 膠位控制方案

3.1 系統(tǒng)的設計

由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到使用要求。另一方面在工作中，超聲波傳感器有著優(yōu)越的抗干擾性與工作的穩(wěn)定性，故選擇超聲波傳感器代替原設備的電容傳感器進行測量物體間的距離。

在數據處理方面，本文設計采用PLC作為控制器（如圖1示，系統(tǒng)軟件設計的總框圖），針對超聲波傳感器的測量結果進行處理，用觸摸屏進行顯示和設定。超聲波傳感器的輸出信號是0—10V，接入PLC的模擬量輸入模塊中經處理轉換為液面高度顯示在人機界面上。

3.2 系統(tǒng)的控制

系統(tǒng)的控制主要完成顯示液面高度、設定報警區(qū)間和注膠時間功能控制模式（如圖2示，系統(tǒng)控制模式）。區(qū)間設定是根據實際情況設定，保證涂膠量符合生產工藝要求，通過液面高度和注膠高度的比較來判斷是否注膠，液面高度情況還能反映元器件是否損壞。超聲波傳感器的測量結果可以實現供膠的閉環(huán)控制，隨機器速度的變化控制增加與減少供膠量，膠位液面可以設定高低位報警功能，能夠實現以數字的形式顯示測量距離。

3.3 元件的選擇

系統(tǒng)設計采用UNDK系列超聲波傳感器，這類型傳感器檢測范圍為30—250mm，分辨率小于0.3mm，聲波頻率為300KHZ，響應時間小于50ms。其參數基本特點符合設計要求，能夠達到控制的精度和要求。

4 結語

包裝機新型膠位控制系統(tǒng)設計利用超聲波的技術原理，采用超聲波傳感器元件，系統(tǒng)控制功能精確，可以有效提高包裝機的膠位控制精度，有效減少機器膠位控制系統(tǒng)的故障，有利于提高機器生產效率，是具有推廣價值的實用新技術。

參考文獻：

[1]李現明.超聲波傳感器的結構應用[M].機械工業(yè)出版社，2010.11.