淺析卷接包集控系統

摘 要:本文對卷煙企業(yè)的卷接包集控系統的由來進行了分析，并對系統的結構、配置等做了介紹。

關鍵詞:卷接包配套工藝 集控系統

中圖分類號:TP273.5文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0051-02

在卷煙工業(yè)企業(yè)出現較早的是制絲集控系統，而卷接包的集控系統是在近幾年卷煙廠技術改造中涌現出的新的集控系統，本文著重對卷接包集控系統的由來和結構進行了分析。

1 卷接包集控系統的由來

卷接包集控系統是近年卷煙企業(yè)采用的一個新的系統，其目的是將與卷接包工藝相關的配套工藝集成到一起，以便更好地卷接包工藝服務。具體來說，有以下幾個方面的因素促成卷接包集控系統的出現:

1.1 卷接包工藝由離散型逐步向連續(xù)型轉變

熟悉煙草工藝的都知道，制絲線是一條連續(xù)作業(yè)的流水生產線，前后工序間有嚴格的邏輯關系，需要一個集控系統對整條生產線進行集中控制和管理，這就是制絲集控系統出現較早的原因。而早期的卷接包工藝，主要就是卷接機和包裝機，很多配套的工藝都是靠人工來完成，是一個離散型的生產工藝，對集控系統沒有太多的需求。

后來一些工藝設備的出現取代了以前需要人工來完成的工藝環(huán)節(jié)，也就是說通過自動化設備將以前中斷的環(huán)節(jié)銜接起來，使得卷接包工藝逐步從離散型向連續(xù)型轉變，趨向于流水化作業(yè)流程。如圖1所示。

從圖1可以看出，以前離散的卷接包工藝通過風力送絲、煙支貯存、條煙提升和輸送等設備被連接在一起，形成了流水化作業(yè)的連續(xù)工作流程。

1.2 卷接包配套工藝日趨復雜

隨著卷煙工藝的發(fā)展，卷接包配套工藝越趨復雜，自動化、智能化程度要求更高。

早期的卷接包工藝就是幾臺卷接機生產出煙支，再人工轉到相應的包裝機組生產出條煙就結束，其他如卷接機前的供絲、包裝機后的裝箱等都靠人工完成，工藝過程簡單。發(fā)展到今天，先后出現了風力送絲(或小車送絲)、嘴棒發(fā)射和接收、輔料配送、卷接集中工藝除塵和集中吸梗、煙支貯存、條煙提升和輸送、自動裝封箱等配套設備，使得整個卷接包工藝日趨復雜，這就需要有一個高度自動化、智能化的集控系統來完成對整個工藝流程的統一指揮和調度。

1.3 提高產品質量的需要

新卷煙工藝規(guī)范對煙支平均重量和單支重量的標準偏差提出了更高要求，同時對端部落絲等指標也有了新的規(guī)定。這些指標不僅與卷接機組自身的性能有關，與煙絲結構、供絲均勻性、卷煙工藝風壓的穩(wěn)定性等環(huán)節(jié)均有一定關系。這種情況下就需要有一個集控系統對這些環(huán)節(jié)進行統一監(jiān)控和調節(jié)，確保各個環(huán)節(jié)處于最佳的工作狀態(tài)。

2 卷接包集控系統的控制對象和范圍

(1)供絲段:從貯絲柜放絲開始，經放絲路徑到風力喂絲機(可自帶電控，也可由系統集成)、牌號分配站，經風送除塵(含風送風力平衡系統)到卷接機臺。

(2)卷接包工藝段:包括卷接集中除塵(含卷接工藝風壓平衡系統)、集中除梗、嘴棒發(fā)射和接收、集中供膠(如果有的話)、壓縮空氣、負壓、輔材呼叫及卷接包設備部分新增改造項目的控制集成等。

(3)條煙及成品輸送段:包括條煙提升和輸送、裝封箱、打碼系統、成品輸送等。

(4)大屏及LED顯示:卷接包中控室設一塊液晶或等離子大屏(通常為多屏拼接)，車間主要通道及各卷接包機組設LED顯示屏，顯示必要的生產數據和相關信息。

3 系統結構及主要配置

系統分為生產管理層、集中監(jiān)控層和設備控制層三層。見圖2:

3.1 設備控制層(PROFINET、Profibus-DP/PA)

設備層通常采用西門子(或AB)公司基于工業(yè)以太網的PROFINET總線控制方式。由PROFINET工業(yè)以太網連接控制主站、現場I/O站組成。對于不具備PROFINET接口的器件，通過PLC自帶的ProfiBus DP口上現場總線，實現網上控制功能。設備控制層主要由PLC電控柜、分布式I/O站、現場操作終端、變頻器以及獨立單機設備等組成。

主要實現工藝段的設備按工藝控制程序完成生產，對電機啟停、氣閥、風閥的開閉等實施控制以及其它控制元器件的參數化控制。

3.2 集中監(jiān)控層(工業(yè)以太網:PROFINET)

集中監(jiān)控層主要由上位機(監(jiān)控計算機)、IO服務器、工程師站、大屏及LED管理計算機、智能照明管理計算機、實時數據庫服務器和以太網網絡器件組成。

集中監(jiān)控層主干網構成工業(yè)以太網環(huán)網，光纖作為連接介質，配有冗余的電源，冗余的介質，保證主干網絡的穩(wěn)定可靠的通訊。

集中監(jiān)控層的主要功能有:(1)由上位機將設備現場分散的設備層各控制段組織起來，實現對現場的數據采集、報警、控制、連鎖等功能，以及設備層與管理層的數據交換。(2)對中控室大屏及車間LED顯示屏進行設置和自動刷新。(3)對車間照明按設備運行情況進行分區(qū)域智能控制。(4)同時該層為控制系統的人機交互接口，根據接收MES系統的生產指令和工藝要求，設定卷接包設備和裝封箱機開機的機臺號和生產產品品牌，系統根據設定自動開啟相應的風送除塵、卷接集中除塵和集中除梗、嘴棒發(fā)射管路，并打開卷接包機臺對應的正負壓管道閥門(若為手動閥則不具備該功能)，卷接包進入生產準備狀態(tài)。之后系統會給出放絲選擇路徑、風力送絲機及風送管路，經操作員選擇確認后開始放絲，進入卷接包生產狀態(tài)。

3.3 生產管理層(以太網)

車間級生產管理層的設備通過以太網交換信息，實現對全車間設備監(jiān)控，并將設備監(jiān)視與控制及管理統一集成在一個平臺上。數據庫及管理系統采用目前主流的數據庫，并具備與MES系統和廠級計算機網絡連接功能。

通過數據管理系統的統計分析，對采集的信息進行歸類、整理和綜合分析，向下對生產過程作統一的調度，并對各個生產環(huán)節(jié)、現場關鍵設備及工藝點進行監(jiān)視、控制和管理，以實現生產管理、工藝管理、質量管理及分析、設備管理等目的；向上作為企業(yè)MES系統的一個子系統，為企業(yè)及時了解生產過程、制定戰(zhàn)略決策提供重要依據。

4 結語

隨著工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展，將會有更多的控制對象納入集控系統當中，也會有更加先進、更加智能化的控制技術應用到系統中來。可以想象在不久的將來，卷接包區(qū)域可能和制絲線一樣，現場不再需要大量的操作工來操作設備了，只需要少量的操作工、現場質檢、巡查設備的維修工和清潔工在現場作業(yè)，大大降低了工人的勞動強度。集控系統為卷煙制造帶來的好處是不言而喻的。