制絲線加香加料防差錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭昌耀，高復(fù)高，董 偉，李 正

（江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司徐州卷煙廠，江蘇徐州 221000）

0 引言

目前卷煙企業(yè)在制絲線的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于信息傳遞錯(cuò)誤、人為操作失誤或者PLC控制缺陷等原因，仍然會(huì)偶爾發(fā)生一些工藝質(zhì)量事故。在制絲線工藝控制中，加香加料工序都是關(guān)鍵工序，其主要的工藝任務(wù)是按照產(chǎn)品配方規(guī)定將香料液準(zhǔn)確、均勻地施加到葉片或煙絲上，并被葉片或煙絲充分吸收[6]。加香、加料能夠減輕煙氣的刺激性，改善余味，卷煙加香加料系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定對(duì)改善和穩(wěn)定卷煙品質(zhì)有著重要的影響，為了提高加香、加料運(yùn)行的穩(wěn)定性，加香、加料防差錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課題研究隨之應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)對(duì)徐州卷煙廠目前的加香加料現(xiàn)狀，以及存在的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，以課題研究的方式來(lái)解決工作中存在的實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的精益化。

1 問(wèn)題分析

對(duì)制絲線各加香、加料工序的控制現(xiàn)狀和控制水平進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)還存在以下問(wèn)題。

1.1 香精香料配送問(wèn)題

對(duì)于料液重量和送料時(shí)間而言，每次往料罐中送給的料液重量和時(shí)間都是手動(dòng)記錄，由于記錄數(shù)據(jù)種類眾多，并且每次料罐料液配送和回收都要記錄，過(guò)于繁瑣，即增加操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也存在操作風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 料罐進(jìn)料清洗問(wèn)題

加香、加料在往料罐里進(jìn)完料液后會(huì)進(jìn)行進(jìn)料管路清洗，清洗分為3 個(gè)階段，第一階段液體從用于罐體的出料管路的一個(gè)閥門中噴出料液。對(duì)問(wèn)題進(jìn)行查找分析發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象出現(xiàn)在一種情況下：正在進(jìn)行進(jìn)料管路吹掃的這套加料設(shè)備也在進(jìn)行出料，此時(shí)出料閥門是打開(kāi)的，進(jìn)料管路由于吹掃而進(jìn)來(lái)的空壓氣會(huì)給料罐中的料液施加壓力，料液最終從通氣閥門被壓出，起到通氣作用的這一路管路，在出料過(guò)程中是導(dǎo)通的，并且不受進(jìn)料管路的影響，造成了噴水的現(xiàn)象。噴射原理如圖1 所示。

圖1 噴射原理

1.3 提前換批次情況下出料管路清洗問(wèn)題

程序認(rèn)定在“批次結(jié)束”指令信號(hào)到達(dá)的瞬間清洗正在使用的料罐，所以如果操作人員在批次結(jié)束前手動(dòng)清洗實(shí)際使用的料罐并啟用下一料罐，那么當(dāng)批次結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)判定新的料罐是正在使用的料罐，所以會(huì)清洗新的料罐。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)香精香料配送自動(dòng)比對(duì)歸檔系統(tǒng)

2.1.1 為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置硬件設(shè)備

（1）為每一個(gè)料罐安裝RFID 讀寫(xiě)卡（圖2），用于存儲(chǔ)每一個(gè)料罐中料液的信息，確?？S罐走。

圖2 RFID 讀寫(xiě)卡

（2）在每一個(gè)加料站安裝RFID讀寫(xiě)器（圖3），用于向現(xiàn)場(chǎng)罐中罐裝或者回收料液前，讀取或者寫(xiě)入料液信息。

圖3 RFID通信模塊和手持式讀寫(xiě)器

2.1.2 PLC 程序編寫(xiě)

編寫(xiě)PLC 程序，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)罐和現(xiàn)場(chǎng)罐料液信息對(duì)比，對(duì)比無(wú)誤方可加料。例如現(xiàn)場(chǎng)罐需要加料，中控將批次信息下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)，操作工會(huì)用手持讀寫(xiě)器讀取移動(dòng)罐讀寫(xiě)卡中的信息，當(dāng)牌號(hào)相同時(shí)才能允許往現(xiàn)場(chǎng)罐中送料。同理，現(xiàn)場(chǎng)罐往移動(dòng)罐中回收料液時(shí)也需要類似操作。程序RFID 的PLC 程序如圖4 所示。料液信息WinCC 編輯界面如圖5 所示。

圖4 RFID 的PLC 程序

圖5 料液信息WinCC 編輯界面

2.2 操作界面與料罐清洗防呆防錯(cuò)

2.2.1 操作界面防呆防錯(cuò)

現(xiàn)場(chǎng)操作界面增設(shè)關(guān)鍵步驟二次確認(rèn)功能。

葉片加料、葉絲加香、梗加料設(shè)備的操作界面中存在一些有可能產(chǎn)生安全隱患的地方，比如“加料管路清掃”“進(jìn)料管路清掃”“罐清洗”等沒(méi)有防差錯(cuò)功能，如果誤碰或者誤點(diǎn)就會(huì)立即執(zhí)行相應(yīng)程序，使管路和罐中進(jìn)水，造成料液浪費(fèi)。為存在隱患的按鍵增添防差錯(cuò)功能，按鍵被點(diǎn)擊后會(huì)彈出對(duì)話框需操作者再次確認(rèn)方可執(zhí)行。料罐清洗防呆防錯(cuò)操作界面如圖6所示。

圖6 料罐清洗防呆防錯(cuò)操作界面

2.2.2 更改程序使料罐、管路內(nèi)空壓氣泄壓

在出料階段，噴料口是管路上的通氣口，其處于常開(kāi)狀態(tài)，作用是與外界大氣連通，保障管路內(nèi)壓力恒定，進(jìn)料管路的清洗空壓氣壓力可以由料罐上方的排氣口排出，如果短暫的關(guān)閉此通氣口，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響，所以在進(jìn)料管路清洗階段，臨時(shí)關(guān)閉噴料口，打開(kāi)料罐上方通氣口。更改程序使料罐、管路內(nèi)空壓氣泄壓，避免料液噴射程序如圖7 所示。

圖7 防噴料PLC 程序

2.2.3 提前換批次情況下出料管路清洗問(wèn)題

為滿足現(xiàn)場(chǎng)操作人員各種操作需要，進(jìn)一步完善程序。將現(xiàn)場(chǎng)屏幕上料液累計(jì)重量連鎖進(jìn)設(shè)備程序，當(dāng)操作人員在設(shè)備接收到批次結(jié)束信號(hào)前更換料罐（例如從1#罐切換至2#罐），此重量顯示值也會(huì)從1#配備的流量計(jì)讀取信號(hào)轉(zhuǎn)換為從2#流量及讀取信號(hào)，由于2#流量計(jì)還未使用，所以顯示值為零。也就是說(shuō)當(dāng)設(shè)備接收到批次結(jié)束信號(hào)的同時(shí)，如果此重量值為零，則不啟動(dòng)自清洗程序。自動(dòng)清洗聯(lián)鎖料液重量程序如圖8 所示。

圖8 自動(dòng)清洗聯(lián)鎖料液重量程序

3 結(jié)束語(yǔ)

“加香、加料防差錯(cuò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”項(xiàng)目應(yīng)用于煙草行業(yè)加香、加料控制系統(tǒng)，針對(duì)香、料從調(diào)制到使用整個(gè)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，添加RFID控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)香、料牌號(hào)的自動(dòng)化對(duì)比，保障牌號(hào)使用的正確性，進(jìn)一步通過(guò)WinCC和PLC 程序進(jìn)行改善，提高操作的安全性。結(jié)果表明：自系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，成功發(fā)現(xiàn)并阻止差錯(cuò)達(dá)40 余次，為企業(yè)節(jié)省60 余萬(wàn)元。達(dá)到煙草行業(yè)先進(jìn)水平，充分保障卷煙產(chǎn)品的內(nèi)在感官質(zhì)量。