制絲線滾筒出口排料板控制優(yōu)化及改進

魯云強 ，楊 剛

（紅塔煙草（集團）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

0 引言

目前，卷煙產(chǎn)品市場競爭越來越激烈，消費者對卷煙產(chǎn)品的感官品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)要求越來越高，質(zhì)量已成為企業(yè)追求利潤的主題。卷煙生產(chǎn)工業(yè)企業(yè)的制絲生產(chǎn)線中的超回松散和潤葉加料工序都屬于制絲生產(chǎn)的關(guān)鍵過程。其中，超回松散工序的任務(wù)是適當(dāng)提高片煙的含水率和溫度，提高片煙的耐加工性，同時減輕片煙的雜氣及刺激性；而潤葉加料工序則是將特制的香糖料均勻地施加到片煙上，以改善其感官特性和物理性能[1]。在實際生產(chǎn)過程中，按照《卷煙工藝規(guī)范》以及玉溪卷煙廠相關(guān)工藝質(zhì)量管理要求，在超回松散和潤葉加料工序，當(dāng)更換牌號生產(chǎn)或者同牌號連續(xù)生產(chǎn)6 批之后需要清洗滾筒[1]，由清洗所產(chǎn)生的廢料、污物等則是從滾筒出口振槽位置的排料口（即振槽活門）排出，然而該排料口目前是由手動裝置來控制它的開閉狀況，這就存在著清洗結(jié)束后忘記關(guān)閉排料口接著繼續(xù)生產(chǎn)而導(dǎo)致物料放空及堵料的風(fēng)險，從而影響加水量的PID 控制和出口水分控制，產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險。而通過本研究所論述的控制方式優(yōu)化可以完美實現(xiàn)滾筒出口位置排料口的自動控制，且便于操作員監(jiān)控查看，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時，還能夠減輕工作人員的工作壓力。

1 存在問題分析

以玉溪卷煙廠為例，該廠1 t 線制絲車間生產(chǎn)線依據(jù)工藝質(zhì)量管理要求，針對超回松散以及潤葉加料兩個工序，當(dāng)更換牌號生產(chǎn)或者同牌號連續(xù)生產(chǎn)6 批之后需要清洗滾筒，而由清洗所產(chǎn)生的廢料、污物等是從滾筒出口振槽位置的排料口（即振槽活門）排出。目前是通過手動控制氣動開關(guān)來打開排料板，進而排出廢料或清洗滾筒污物的，在此期間如果更換牌號較為頻繁可能忘關(guān)閉排料板就開始生產(chǎn)，如此一來會使片煙物料直接從排料板落下排出，而位于排料板后方的水分檢測儀無法與片煙物料接觸，導(dǎo)致水分檢測儀數(shù)據(jù)持續(xù)為0，由此又將此錯誤的水分信息反饋至PID 加水量中，造成加水量的持續(xù)異常增高，由此導(dǎo)致片煙物料的實際含水率偏高甚至超出工藝標(biāo)準的范圍，從而造成質(zhì)量問題。

當(dāng)前超回松散和潤葉加料兩工序滾筒出口排料板的實物狀況如圖1 所示。

隨后研究小組總結(jié)歸納了滾筒出口排料板目前所存在的問題：

1）排料板活門控制為手動控制，開啟和關(guān)閉都需由手動控制，正式生產(chǎn)時容易出現(xiàn)忘關(guān)的情況，不具備防差錯功能。

2）上位機界面中沒有相應(yīng)排料板活門狀態(tài)的信息顯示，只能觀察實物才能知曉具體信息。

3）滾筒出口水分檢測儀位于排料板活門后方，當(dāng)忘記關(guān)閉排料板活門時，造成片煙物料從活門位置直接排出而未經(jīng)過水分檢測儀，從而對出口水分的控制產(chǎn)生嚴重影響，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量及過程控制能力。

圖1 當(dāng)前滾筒出口排料板的實物狀況

2 排料板控制優(yōu)化方案的設(shè)計及實施

2.1 排料板控制優(yōu)化方案的設(shè)計構(gòu)思

以文章第一部分“存在問題分析”中所歸納總結(jié)的3 個問題為基礎(chǔ)進行構(gòu)思，特設(shè)計了全新的控制思路[2]，即從以前的“通過手動控制氣動開關(guān)的手動模式”優(yōu)化改進為“自動控制”，而相關(guān)優(yōu)化方案設(shè)計的重點思路如下。

1）采用新的電氣控制方法，摒棄原有的手動控制閥裝置，以壓縮空氣管路作為動力源，而用支架、二位五通電磁閥等部件作為替代，以此實現(xiàn)自動控制。

2）在實現(xiàn)電氣自動控制的基礎(chǔ)上，利用博圖軟件開發(fā)PLC 控制程序，將生產(chǎn)信號寫入相關(guān)程序之中，以此實現(xiàn)批次開始時排料板活門能夠自動關(guān)閉。

3）在相關(guān)程序開發(fā)編寫完成后，依托WINCC 軟件優(yōu)化上位機界面，使得上位機界面中能夠直觀地顯示排料板活門的開閉狀態(tài)，優(yōu)化改造完成后的裝置如圖2所示。

2.2 控制程序及上位機界面的開發(fā)

研究小組通過查閱相關(guān)資料[3]并結(jié)合制絲設(shè)備的實際情況[4]，對控制程序做出如下定義的開發(fā)。

1）定義排料板活門關(guān)閉狀態(tài)為狀態(tài)1、而開啟狀態(tài)則為狀態(tài)2。之后當(dāng)工序點做好生產(chǎn)準備，生產(chǎn)批次已確認開始后，將給出信號值，而當(dāng)設(shè)定的程序接收后，將自動檢測排料板活門是否位于狀態(tài)1，若反饋結(jié)果為是，則程序運行結(jié)束；而若反饋結(jié)果為否，則將通過氣動裝置關(guān)閉排料板活門，使其從狀態(tài)2 轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)1，之后程序結(jié)束[5]。

2）依托WINCC 軟件，將所定義的排料板活門狀態(tài)與上位機界面進行串聯(lián)，當(dāng)檢測到狀態(tài)2 時，在上位機界面中即刻顯示為“活門打開”，以此作為防差錯措施更直觀有效。

圖2 優(yōu)化改進后的裝置圖（上）和優(yōu)化后的上位機界面顯示圖（下）

3 實際應(yīng)用效果

3.1 優(yōu)化改進后的實際效果

按照上述方案進行優(yōu)化改進，并在2021 年6—12月為期6 個月的效果追蹤期內(nèi)，對超回松散以及潤葉加料兩個工序點的滾筒出口排料板的情況進行了收集并整理，將這6 個月內(nèi)所出現(xiàn)的包括上位機界面狀態(tài)顯示異常、排料板活門開閉狀態(tài)異常、片煙物料放空等在內(nèi)的異常情況進行了統(tǒng)計歸納，發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化改進后，就從未出現(xiàn)過因排料板活門開啟而導(dǎo)致的片煙物料放空等異常情況，且整個裝置運行穩(wěn)定，達到了最初的設(shè)想，取得了較好的改進效果。

3.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

本次改造的效益為隱性效益，目的是消除在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)忘記關(guān)閉滾筒出口排料板，導(dǎo)致出口水分儀無法檢測到水分值，進而造成出口水分PID 控制及加水PID 控制算法不準確，加水量預(yù)測及控制波動大，非穩(wěn)態(tài)占比高[6]，導(dǎo)致批次鑒定為嚴重質(zhì)量風(fēng)險和質(zhì)量事故的情況。改進思路：將手動控制排料板活門的開關(guān)改進優(yōu)化為自動控制，實現(xiàn)雙重防差錯的作用，保證工序段生產(chǎn)物料質(zhì)量工藝特性的穩(wěn)定[7]，避免生產(chǎn)過程中由于排料板的異常問題而造成批次鑒定不合格的情況，降低操作工人的勞動強度和現(xiàn)場管理的難度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量[8]。

4 結(jié)語

本設(shè)計通過對滾筒出口排料板活門控制方式的優(yōu)化改進，解決了在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，體現(xiàn)了“小實活新”的特點，消除了在工序生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的質(zhì)量隱患，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)了防差錯的雙重保障，提高了工作效率，加強了操作人員和修理人員利用精益思想發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題的能力，同時降低了操作工人的勞動強度[9]。實際應(yīng)用結(jié)果表明，該裝置運行穩(wěn)定可靠，不僅提升了自動化應(yīng)用程度，還保證了產(chǎn)品質(zhì)量，增強了現(xiàn)場的視覺形象[10]，在煙草行業(yè)制絲復(fù)烤生產(chǎn)線上和類似運用活門控制的裝置上具有較大的推廣價值。