超声波检测技术在FOCKE包装机中的应用 - 图文(2)

2019-04-05 15:42

1、542吸头到位检测器(B23.2); 2、701小包胶缸胶位检测器(B136); 3、701铝箔对中检测器(A43.3F); 4、701铝箔拚接头检测器(B43.0); 5、752小包透明纸对中检测器(A5.6) 6、752小包透明纸拚接头检测器(B24.2);

这六个检测器可以分成反射和对射两个类型:第1、第2为反射型,其余四个为对射式。下面就以701小包胶缸胶位检测器(B136),701铝箔拚接头检测器(B43.0)(见图8)为对象对这两种类型超声波检测器作详细介绍。

反射式:B136只有一个探头(发 射和接收器集成在一个探头) 对射型:B43.0发射头和接收头器分别安装在物料两边

图8,反射型和对射式检测器在安装上的区别 701小包胶缸胶位检测器(B136)实际上是一种超声波物位计,其工作原理是由探头发出高频超声波脉冲遇到被测介质(乳胶)表面被反射回来,部分反射回波被同一探头接收,转换成电信号。超声波脉冲以声波速度传播,从发射到接收到超声波脉冲所需时间间隔与探头到被测介质(乳胶)表面的距离成正比。此距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示:S=CxT/2。 由于发射的超声波脉冲有一定的宽度,使得距离换能器较近的小段区域内的反射波与发射波重叠,无法识别,不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。

探头发射超声波脉冲时,都有一定的发射开角。从探头下缘到被测介质表面之间,由发射的超声波波束所辐射的区域内,不得有障碍物,因此安装时应尽可能避开胶缸内设施,同时须注意超声波波束不得与下胶嘴胶流相交。 安装探头时还要注意:最高料位不得进入测量盲区;仪表距胶缸壁必须保持一定的距离;探头的安装尽可能使探头的发射方向与液面垂直。 还有一点我们在实际工作中一定要高度重视,如果胶缸内胶垢积压到一定程度,就会严重影响到检测精度,故要求操作工必须定期检查胶缸内胶垢积压情况,并清洁保养。胶位设定值和极限值可在OPC上调整,检测到的胶位实际值也会实时显示出来。(图9)

图9、小包胶缸胶位显示图表 701铝箔拚接头检测器(B43.0)用来检测铝箔纸拚接头,以来料本身自带的黑接头。输入点 E43_0为0时表示检测到了铝箔接头,它有检测和自检测功能。

检测: 连续四次检测到铝箔纸接头, 机器立即停止并报故障ERROR_拼接位置决定了剔除包数,如果在中间则只剔一包烟,如果拼接头跨两包烟,则剔除两包烟。

自检: 在798进行拼接时传送一个数据到701, 并与701的DB230(63)内的数据进行计算, 得出从拼接接头到铝箔纸接头检测铝箔纸的张数, 将计算结果传送到减计数器(CTD_SPLICE) 的预置值, 并进行计算, 每消耗一张铝箔就减一张数, 当计数达到10时, 置位SR_SPLICE, 在SR_SPLICE被置位且经过10步以后仍没有被E43_0复位, 则AF_FOIL_SPLICE(等于1), 报ERROR_132, 同时置位R_FOIL_(14—18) 步, 剔除五包小包

OPC上的一示教钮可以示教铝箔拚接头检测器(B43.0)

下面我们简单介绍一下检测装置内部结构及电路:从图10可以看出:检测器(B43.0)由发射头、接收头和集成电路三部份组成。其中带黄线的探头是发射头,黑线的是接收头。可以外接示教信号。

发射头 接收头 集成电路板

图10、701铝箔拚接头检测器(B43.0)内部结构图

电路原理: 1、发射电路

图11、701铝箔拚接头检测器(B43.0)发射电路原理图 发射电路主要由四与非门电路CC4011完成振荡及驱动功能,通过超声换能器T40-16辐射出超声波去控制接收机。其中门YF1与门YF2组成可控振荡器,当S按下时,振荡器起振,调整RP改变振荡频率,应为40kHZ。振荡信号分别控制由YF4、YF3组成的差相驱动器工作,当YF3输出高电平时,YF4一定输出低电平;YF3输出低电平时,YF4输出高电平。此电平控制T40-16换能器发出40kHZ超声波。电路中YF1~YF4采用高速CMOS电路74HC00四与非门电路,该电路特点是输出驱动电流大。工作电流大于35mA,发射超声波信号大于10m。 2、接收电路

图12是一种单稳态超声波接收电路,

图12、701铝箔拚接头检测器(B43.0)接收电路原理图

单稳式超声波接收器电路原理图,超声波换能器R40-16谐振频率为40kHZ,

经R40-16选频后,将40kHZ以外的干扰信号衰减,只有谐振于40kHZ的有用信号(发射机信号)送入VT1~VT3组成的高通放大器放大,经C5、VD1检出直流分量,控制VT4、VT5组成的电子开关输出检测信号。

图13、铝箔拚接头检测器(B43.0)示教虚拟旋扭

在对701铝箔拚接头检测器(B43.0)示教时,要保证通过检测位置的铝箔无接头,且厚度正常。用四级密码进入调整界面轻点一下如图13所示虚拟旋钮即完成示教过程。

关于检测器的示教,这里要特别补允一点:542的吸头到位超声波检测器B23.2(图1)的示教方法相对前面两个检测器来说比较复杂,这里作详细介绍:先把吸头向下移,直到要降低到的位置,最好离平面近一些(110MM左右),然后找根三芯线,接到检测器上,检测器接好电源,1脚为+24V、3脚为0V、2脚为示教点,4脚为信号输出脚,示教时,4脚悬空,将2脚示教点接到正电源24V上最少一秒钟以上,检测器记忆住示教位置,以后在此位置时检测才会输出信号,取出示教线路,按电路图接好检测器,示教完毕。

结束语

由于本人对超声波检测技术接触较晚,加之FOCKE701作为目前国际上最为先进的卷烟设备之一,还有很多新技术亟待消化吸收,本文仅对FOCKE701包装机上的超声波检测器作用原理作了简要介绍,并没有涉及设备处理器接口连接,以及TWINCAT—PLC编程处理。要

检测信号与FOCKE进一步了解超声波

检测技术和FOCKE701包装机电气控制技术,读者还需查阅更多相关资料。同时,本文在编写过程中得到了何建军、苏文艺两位技术员的无私帮助,在此表示感谢!

注释或参考文献:

[1] 程继兴,刘霞.单片机系统软件抗干扰措施分析.电子测量技术,2003, [2] 苏伟,巩壁建.超声波测距误差分析.传感器技术,2004.6

[3] 张谦琳.超声波检测原理和方法.北京:中国科技大学出版社,1993.10 [4] 苏长赞.红外线与超声波遥控.北京:人民邮电出版社,1993.7 [5] 胡萍.超声波测距仪的研制.计算机与现代化,2003.10


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