實(shí)現(xiàn)混絲摻配精度預(yù)警

袁書豪 宋克強(qiáng)

河南中煙漯河卷煙廠 河南漯河市

混絲摻配是制絲工藝重要一環(huán)，其工藝流程的設(shè)置合理性和程序控制的先進(jìn)性直接影響過程控制的精確性。按照卷煙工藝規(guī)范，混絲摻配配比精度＜1%，其值越小，精度越高，越能體現(xiàn)配比系統(tǒng)的先進(jìn)性。在原設(shè)備基礎(chǔ)上，提出新的工藝流程設(shè)置，充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，與Step7編程軟件和中控系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混絲摻配精度預(yù)警和故障在線診斷功能，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制具有借鑒意義。

一、緩存柜引入原因

混絲摻配是以葉絲秤流量為標(biāo)準(zhǔn)，依照各牌號(hào)煙制絲工藝標(biāo)準(zhǔn)，各摻配秤（包括梗絲秤、膨脹煙絲秤、再造煙絲秤和回收煙絲秤）按設(shè)定比例自動(dòng)調(diào)節(jié)摻配量，使其配比精度＜1%，由皮帶輸送機(jī)送至加香前皮帶秤直接加香（圖1）。由于這種流程設(shè)置靈活性差，任何一臺(tái)秤出現(xiàn)異常，配比精度出現(xiàn)問題需要停機(jī)，下游設(shè)備也馬上停機(jī)，尤其是烘絲設(shè)備，一旦停止運(yùn)行，再啟動(dòng)要重新預(yù)熱，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且會(huì)再次產(chǎn)生料頭，影響煙絲質(zhì)量的穩(wěn)定性。因此，為減少上游設(shè)備停機(jī)對(duì)下游設(shè)備運(yùn)行的影響，少停機(jī)甚至不停機(jī)，引入了兩組摻配柜：葉絲緩存柜和混絲摻配柜，摻配柜在發(fā)生故障時(shí)起到緩沖與中轉(zhuǎn)的作用，并為葉絲緩存柜出柜加一套定量喂料裝置（圖2）。

圖1 混絲加香原工藝設(shè)置平面圖

二、配比精度預(yù)警應(yīng)急的實(shí)現(xiàn)

1.堆棧程序的應(yīng)用

圖2 改進(jìn)后混絲加香工藝設(shè)置平面圖

堆棧是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只能在棧的頂對(duì)部對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，是自動(dòng)化控制中重要的一種數(shù)據(jù)處理方式，進(jìn)棧時(shí)最先進(jìn)棧的在最下面，最后進(jìn)棧的在最上面；出棧時(shí)最后進(jìn)棧的最先出棧，最先進(jìn)棧的最后出棧。西門子Step7編程軟件能很好的支持這種控制方式，與Step7編程軟件相結(jié)合，靈活運(yùn)用堆棧技術(shù)，調(diào)用各種功能塊和數(shù)據(jù)塊，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)處理，增強(qiáng)數(shù)據(jù)同步性，使各種數(shù)據(jù)在配比控制中提高精度可控性，減小誤差。

（1）各秤至摻配口的堆棧時(shí)間。配比精度（理論摻配量與實(shí)際摻配量之差除以實(shí)際摻配量，其結(jié)果用百分比表示）反映秤自身計(jì)量精度及對(duì)設(shè)定值跟蹤能力，各秤配比精度高并不能說(shuō)明混絲摻配的控制能力強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中（圖3），各摻配秤到摻配口a點(diǎn)的距離是不一樣的，這在摻配控制中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題：精度是在秤出口計(jì)算的，主秤在生產(chǎn)狀態(tài)下只要有流量顯示，各摻配秤即按設(shè)定比例摻配，但是各摻配秤與主秤物料輸送到摻配口a點(diǎn)的時(shí)間不一致，必然導(dǎo)致距離摻配口近的秤摻配的多，而距離遠(yuǎn)的摻配的少，距離越不一致誤差越大，即使秤計(jì)量的精度再準(zhǔn)確。秤累計(jì)量堆棧的應(yīng)用解決了這一問題。測(cè)量各摻配秤出口物料到摻配口a點(diǎn)的時(shí)間，以0.5s為單位，通過秤累計(jì)量堆棧處理相當(dāng)于將各秤出口延長(zhǎng)至摻配口，即實(shí)際配比生產(chǎn)中在a點(diǎn)控制運(yùn)算，提高秤實(shí)際摻配精度。通過實(shí)際多次測(cè)量求平均值，各秤堆棧的時(shí)間分別是：主秤一15s，主秤二11s，梗絲秤7s，膨脹煙絲秤2s，再造煙絲25s，回收煙絲30s。通過實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)一步減小了摻配誤差，總摻配量與加香秤煙絲累計(jì)量每萬(wàn)公斤平均誤差由原來(lái)的110kg減至現(xiàn)在的50kg左右，精度大幅度提高。

圖3 混絲加香工藝設(shè)置3D效果圖

（2）摻配口至加香秤堆棧。將各秤在摻配口a點(diǎn)堆棧重量累計(jì)量相加，將其結(jié)果堆棧至加香秤b點(diǎn)（圖4）。以此堆棧量與加香秤顯示重量累計(jì)量做比對(duì)，顯示實(shí)時(shí)配比誤差，用于判斷主秤和加香秤精度，及是對(duì)摻配誤差進(jìn)行直觀判斷。

圖4 摻配精度和堆棧累計(jì)量畫面

（3）出柜重量至各煙絲摻配秤堆棧。將各煙絲出柜重量堆棧至各摻配秤出口。用于在線測(cè)定各秤本身精度，此精度曲別于摻配秤配比精度，配比精度指摻配秤能否按比例自動(dòng)摻配，滿足控制需要。而出柜量堆棧與秤顯示累計(jì)量做比較，判斷秤自身精度有無(wú)問題。

2.中控監(jiān)控和預(yù)警功能

中控采用iFIX系統(tǒng)通過I/O服務(wù)器與PLC通信，iFIX具有監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集功能，并將各種數(shù)據(jù)以可視化圖形的形式顯示。通過制做IFIX監(jiān)控畫面，將PLC各秤顯示數(shù)據(jù)和堆棧數(shù)據(jù)與iFIX銜接，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，可以直觀看到各數(shù)據(jù)，方便操作判斷；另外，由于葉絲緩存柜和混絲緩存柜的引入，相應(yīng)操作方式需要進(jìn)行變化，需要修改監(jiān)控畫面，進(jìn)柜選擇可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，如圖5所示，當(dāng)摻配段出現(xiàn)突發(fā)問題不能立即排除時(shí)，可以選擇進(jìn)入葉絲緩存柜，以免排除故障時(shí)間影響烘絲段生產(chǎn)；如圖6所示，當(dāng)加香段出現(xiàn)突發(fā)問題不能立即排除時(shí)，可以選擇進(jìn)入煙絲緩存柜，以免排除故障時(shí)間影響摻配段生產(chǎn)；同進(jìn)兩組柜子可以生產(chǎn)調(diào)度出現(xiàn)問題時(shí)，起到緩存作用，提高生產(chǎn)效率。

圖5 修改IFIX監(jiān)控畫面

圖6 修改IFIX監(jiān)控畫面

同時(shí)利用iFIX軟件報(bào)警監(jiān)控功能，開發(fā)報(bào)警配置，實(shí)現(xiàn)以下功能：在生產(chǎn)狀態(tài)下，秤顯示精度＞0.5%，在操作界面上彈出醒目報(bào)警對(duì)話柜，并提示精度異常的摻配秤，顯示在圖3的監(jiān)控畫面上，提示操作人員做出反應(yīng)，必要時(shí)通知相關(guān)機(jī)臺(tái)人員。在報(bào)警監(jiān)控值恢復(fù)到正常值范圍后，報(bào)警信息消失，直到下一次被觸發(fā)。

引入堆棧精度公式，秤顯示重量累計(jì)量與堆棧量之差，與堆棧累計(jì)量的比值，其結(jié)果用百分比表示，計(jì)算公式如下。

式中 δWp——堆棧精度，%

CWp——秤重量累計(jì)量，%

PWp——堆棧累計(jì)量，%

這里的堆棧量指出柜堆棧量，加香秤累計(jì)量適用于此公式。在生產(chǎn)狀態(tài)下，堆棧精度＞1%，在操作界面上顯示紅色報(bào)警且有不斷閃爍的字體變化，提示出現(xiàn)異常的秤（圖2），方面操作人員快速判斷，并且將報(bào)警信息儲(chǔ)存（圖7）。

3.配比精度預(yù)警應(yīng)急機(jī)制

通過堆棧的應(yīng)用，IFIX監(jiān)控畫面的直觀顯示，與兩組摻配柜相結(jié)合，摻配精度預(yù)警應(yīng)急機(jī)制初步完成。任何一臺(tái)秤精度超標(biāo)，就有相應(yīng)報(bào)警畫面彈出，操作人員做出相應(yīng)判斷，與維修人員結(jié)合，如短時(shí)間無(wú)法修復(fù)故障，影響下游設(shè)備運(yùn)行，即啟動(dòng)應(yīng)急處理功能：故障源若是摻配秤，混絲摻配段操作工立即進(jìn)行進(jìn)柜操作，將烘后煙絲通過雙向皮帶輸送機(jī)（不經(jīng)過主秤）直接轉(zhuǎn)到葉絲緩存柜，保證下游干燥設(shè)備正常運(yùn)行，故障排除后，煙絲再轉(zhuǎn)到主秤過料，待烘后煙絲過完后，再以葉絲緩存柜出口秤為主秤，各配比秤按設(shè)定比例進(jìn)行出料操作，不影響配比精度；故障源若是加香秤，下游設(shè)備也不必停機(jī)，通過中控立即進(jìn)行轉(zhuǎn)柜操作，將摻配煙絲轉(zhuǎn)入混絲摻配柜，待故障排除后加香秤轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)，這時(shí)摻配柜可選擇同時(shí)出柜或者延后出柜。如此操作后，對(duì)一批煙絲來(lái)講，上游設(shè)備雖然停機(jī)，但是通過預(yù)警應(yīng)急處理，整批煙并未中斷生產(chǎn)，通過摻配柜的中轉(zhuǎn)作用，有機(jī)的將生產(chǎn)變中斷為不中斷，保證了配比精度，減少了可能發(fā)生的質(zhì)量缺陷。

圖7 IFIX預(yù)警畫面

三、結(jié)語(yǔ)

混絲摻配精度預(yù)警應(yīng)急的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，提高了實(shí)際配比精度，縮短了故障判斷時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了混絲摻配生產(chǎn)小故障不停機(jī)，大故障少停機(jī)的目標(biāo)，上游設(shè)備停機(jī)不影響下游設(shè)備運(yùn)行，提高過程控制能力，穩(wěn)定了煙絲的感官質(zhì)量和物理特性。兩組摻配柜同時(shí)也起到布料均勻，平衡水分和葉絲緩存的作用。