一种茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光机电一体化、工业电气自动控制领域，具体涉及一种茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统及方法。
【背景技术】
[0002]全自动袋泡茶叶包装机械是高质量、高效率生产袋泡茶的专用包装机械设备，具有下料、称量、制袋、装茶、内袋封合、内袋剪切、贴标签、绕棉线、外袋成型、内袋入外袋、夕卜袋封合、成品裁切等功能及工序。其机械传动系统是一个多轴驱动的协调控制系统，由PLC控制电机带动齿轮轴，牵动茶袋滤纸，在机械部件作用下进行走纸并制袋，茶叶等物料在特定时序落入内袋滤纸茶袋内，而在生产中由于物料特性不一，物料不均匀，及流动性差，使物料在以自由落体状态落入茶袋内时速度不一，会造成下料量多少不一，从而使茶袋体积出现偏差，一旦物料量超出既定容量，就会使茶袋堵在内袋牵引辊处，造成堵袋故障；另一方面，由于内袋封合辊和牵引辊等机械部件，长时间运作，部件间相互摩擦，日积月累便使部件磨损，从而达不到要求的牵引距离，机械部件间的配合一致性便随之降低，使内袋走纸不顺畅，使茶袋不能达到要求的工位，从而也会造成堵袋故障。堵袋故障不但影响生产的顺利进行，降低生产效率，而且会造成废品的出现。另外，在生产中由于卡料或料斗缺料会造成茶袋无茶的现象，不及时发现会造成成本的浪费。故而，及时对堵袋故障和空袋缺茶故障进行自动检测与处理，并及时发出报警并停机，使技术人员及时知情并采取相应排故措施就尤为重要。
[0003]目前，国内袋泡茶叶包装机的堵袋和料斗缺茶故障主要靠人工识别，即由设备操作人员现场看护和处理，没有实现自动检测与报警停机。这种方法的缺点是:效率低，自动化程度低，故障发现不及时，一旦发生堵袋或料斗缺茶，就会造成大量废品，增加生产成本；需专人看护，专人专机，额外增加人工劳动强度和人工成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统，以克服现有袋泡茶叶包装机不能自动检测堵袋及空袋缺茶故障的不足，同时提供一种使用该系统的检测方法。
[0005]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:一种茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统，包括用于提供茶袋检测信号给控制器的光电传感检测单元，所述控制器上连接有用于驱动机械执行机构运动的驱动单元和用于移除废袋的空袋剔除单元，该控制器上还设有用于提供报警信号的声光报警单元和用于进行人机交互的触控显示单元。
[0006]所述光电传感检测单元包括检测探头及其输出端连接的光电传感器，所述光电传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接。
[0007]所述控制器为PLC控制器。
[0008]本发明茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测方法的技术方案如下:该方法包括堵袋检测和空袋缺茶检测，所述堵袋检测包括如下步骤:
[0009](I)当检测到有茶的茶袋通过信号时开始计时，计算堵袋时间T ;
[0010](2)若堵袋时间T小于预设时间T1,则判断没有堵袋，包装机继续运行；若堵袋时间T大于等于预设时间T1,则判断发生堵袋故障，发出报警指令进行报警并控制包装机停止运行；
[0011]空袋缺茶检测包括如下步骤:
[0012]1、当检测到内袋缺茶即空袋信号时开始计时，计算空袋时间T’ ；
[0013]?、若空袋时间Τ’大于等于预设时间Τ2，空袋计数器开始计数，当计数值N多N。时，则判断发生料斗缺茶故障，发出报警指令进行报警并控制包装机停止运行；若空袋时间Τ’小于预设时间1~2或计数值N < N ^，则认为料斗不缺茶，包装机继续运行。
[0014]预设时间T1和预设时间T 2的计算公式如下:
[0015]T1=K1TcrT2=K2T0
[0016]其中，&为根据堵袋检测、运行速度和运行频率计算得出的正加权系数；K2为根据空袋检测、运行速度和运行频率计算得出的正加权系数单袋用时。
[0017]当检测有茶的茶袋通过信号时，光电传感器的内部电路由断开变为接通，其输出端产生一个正跳变信号，该信号输入到控制器中，激发控制器中的定时器开始计时，同时控制器开始计算堵袋时间Τ。
[0018]当检测到内袋缺茶信号时，光电传感器的内部电路不产生跳变，产生常通信号，该信号输入到控制器中，激发控制器中的定时器开始计时，同时控制器开始计算空袋时间Τ’。
[0019]本发明所提供的茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统及方法，采用光电传感检测加控制器进行控制，检测精度高，速度快，检测及时；提高自动化程度，改善设备性能，可以一人看护多台设备，便于规模化生产经营；故障自动报警并停机，减少废品，节约人力成本和生产成本；光电传感方式既可检测堵袋也可检测空袋缺茶，一器多用，降本增效，自动化程度高、生产效率高、智能多功能，具有较好的可操作性、使用安全性。
【附图说明】
[0020]图1为本发明检测系统的原理框图；
[0021]图2为本发明检测方法流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0023]如图1所示为本发明茶叶包装机的堵袋缺茶自动检测系统实施例的原理框图，由图可知，该系统包括用于提供茶袋检测信号给控制器的光电传感检测单元，控制器上连接有用于驱动机械执行机构运动的驱动单元和用于移除废袋的空袋剔除单元，该控制器上还设有用于提供报警信号的声光报警单元和用于进行人机交互的触控显示单元。
[0024]本实施例的控制器采用PLC，加载了运行驱动程序、数据信号采集与处理程序、堵袋检测程序、空袋检测与剔除程序、报警显示程序等。该PLC通常与茶叶包装机的茶叶包装机生产控制单元共用一个中央控制处理器，是茶叶包装机的综合控制中枢，内置速度计算与设定、堵袋故障检测、缺茶空袋检测、空袋废袋自动剔除、故障自动报警停机等子功能程序单元，安装在茶叶包装机的控制箱中。
[0025]光电传感检测单元包括检测探头及其输出端连接的光电传感器，该光电传感器的信号输出端与控制器的信号输入端连接。光电传感器负责输入检测信号给PLC，检测探头与光电传感器连接，是检测机构，一般安装于内袋封合辊和牵引辊之间的内袋滤纸经过的适当位置，用于检测堵袋或空袋缺茶。
[0026]声光报警单元由蜂鸣器和多层报警指示灯组成，是报警输出执行机构，与PLC输出端口相连接。
[0027]显示单元由触摸屏及屏显控制程序等设备和软体组成，采用专用数据线与PLC进行实时数据交互，通常安装在控制箱面板上，用来接收来自PLC的功能指令，显示故障信息、故障位置、故障排除措施等信息，并可与整机控制系统共用，作为茶叶包装机的输入输出人机界面设备。
[0028]机械执行机构是机械传动部件，由连接于PLC的机械驱动单元驱动，械驱动单元接收PLC的控制指令并反馈信号给PLC，并驱动机械执行机构运行相关功能动作。
[0029]空袋剔除单元由主要由电磁阀、气缸和废袋剔除装置等组成，当PLC的空袋检测与自动剔除子程序检测到