淺談煙廠制絲中控系統的工藝安全保障體系

【摘 要】根據煙草企業目前制絲線分組加工模式，闡述了制絲牌號工藝安全存在的問題，基于制絲中控系統的特點，提出牌號工藝安全保障體系框架，并詳細論述煙草企業建設牌號工藝安全保障體系各模塊的核心內容。

【關鍵詞】煙草；制絲線；中控系統；任務控制系統；工藝安全保障體系

中國加入WTO后，各大煙草集團產品質量競爭日趨激烈，制絲過程精細化加工方式成為各企業提高產品質量的重要手段。在做精制造的同時，如何降低質量成本也日益成為目前企業急待解決的重點問題。我廠制絲線采用分組加工和傳統加工相結合生產方式，分組加工模式將會有多種葉組模塊和摻配物存在，各種物料既可按照傳統方式組織生產也可以摻配生產，而且加工參數也將根據生產方式的變化而切換。由于牌號的多樣性和加工方式的多樣性將容易造成生產過程中錯牌串號的現象，輕者降級使用，重者會造成整批煙葉的報廢，將造成巨大的損失。因此設計基于制絲線中央控制系統牌號工藝安全保障體系對于降低質量成本、提升產品質量有著舉足輕重的作用。

工藝安全保障體系主要由生產單元、任務控制系統和生產單元之間的工藝安全判斷三個方面組成。合理劃分生產單元是工藝安全保障的基礎，在此基礎上，在任務控制系統中加入單元間的工藝安全判斷，避免出現錯牌串號，最終保障品牌加工的工藝安全。

1.生產單元的劃分

生產單元是一段沒有分支的、以工序或緩沖類設備（如貯柜或喂料機等）為起止點的一段生產流水線。生產單元擁有獨立的“手動/閉鎖/自動”。

模式切換功能；同一生產單元同一時刻只能被一個任務占用，同時生產單元必須在被選中后，才可以從該任務發送啟停命令給生產單元，單元內的主機設備的控制參數也來自選中單元的任務。一個生產單元準備和啟動完畢后需要將“單元準備/啟動完畢信號”發送給與其連鎖的單元。根據緩沖類設備分布情況及工藝布局對我廠制葉絲線進行單元劃分。

（1）高架庫出料單元：片煙高架庫出料—開包前輸送機（2）真空回潮單元：片煙高架庫出料—翻箱喂料機提升帶（3）開包單元：開包機—切片機前輸送機（4）切片單元：切片機—控制型電子秤前的長輸送帶（5）松散回潮單元：控制型電子皮帶秤—松散回潮筒—預混柜布料車（6）預混貯葉柜單元：預混貯葉柜出料底帶—加料前喂料機底帶（7）加料單元：加料前提升帶—加料機—貯葉柜布料車（8）貯葉柜單元：貯葉柜出料底帶—切絲機前喂料機底帶（9）切絲單元：切絲前喂料機提升帶—切絲機—超級回潮前和滾筒干燥前的喂料機底帶（10）滾筒干燥單元：超級回潮前喂料機提升帶—HT增溫增濕—滾筒干燥（11）氣流干燥單元：滾筒干燥前喂料機提升帶—超級回潮—氣流干燥（12）梗絲摻配單元：梗絲柜—喂料機——配比計量秤（13）三絲摻配單元：膨脹絲、薄片絲、回收煙絲喂料機—配比計量秤（14）加香單元：葉絲主秤—帶式輸送機—振動式輸送機—加香機—輸送機—貯絲柜布料車。

2.任務控制系統

2.1任務的定義

制絲中控系統為三層體系架構，系統層次分為設備控制層、集中監控層、生產管理層。

任務是指工藝處理段的生產任務。MES系統將工藝段的生產計劃下發到中控系統，由中控系統對其解析成PLC設備控制系統可以識別的任務后，再下發至PLC設備控制系統未被占用的任務通道中。任務通道中包含批次號、牌號、路徑選擇和配方參數等信息。

2.2任務控制系統的作用

任務控制系統設計于制絲中控系統的設備控制層。任務控制系統的主要功能是實現工藝處理段設備的啟停、配方參數的傳輸、不同任務之間的銜接、后續任務的生產條件準備以及進行工藝安全判斷等，是制絲線各工藝段指揮調度的核心和關節點，任務控制系統根據特定任務所需的工藝路徑來決定哪些生產單元被該任務選中，實現對生產的控制。

2.3生產單元間工藝安全判斷

工藝安全判斷是由任務控制系統自動進行上下游單元之間的工藝安全判斷，并將判斷的結果傳遞給下游生產單元，下游生產單元借此決定是否允許上游單元向其供料。這個結果作為單元之間的啟停聯鎖信號的一部分，與設備聯鎖串聯使用。上游單元在該聯鎖信號的控制下決定是否啟動供料設備。只有當上下游任務編號一致時，能啟動上游單元。

單元間工藝安全判斷按緩沖類設備類型不同可以分為倉式喂料機、貯柜進料、貯柜出料和加香加料料液防錯四類：

2.3.1倉式喂料機工藝安全判斷

為保證梗絲干燥段生產的連續性，在“梗絲干燥”單元和“梗絲加香”單元為保證生產的連續性設置倉式喂料機。針對倉式喂料機的設備進出料方式，當滿足下列工藝條件時，才允許倉式喂料機出料：（1）“梗絲干燥”單元任務號不為零；（2）“梗絲干燥”單元與“梗絲加香”單元任務編號一致；（3）倉式喂料機半柜填滿并延時45s后。

2.3.2貯柜進、出料單元工藝安全判斷

針對貯柜的進、出料單元，主要是判斷所選貯柜的貯柜信息中有關批次和牌號與生產任務工單中的批次和牌號信息是否一致，當這兩個信息有一個不一致時，在任務控制程序的控制下，所選貯柜不能產生進或出料動作（貯柜進料電機在批牌沖突發生時無法運行），從而保證工藝安全。當有沖突發生時，控制系統會有報警，提示操作人員注意檢查并改正錯誤操作，錯誤被改正后才能正常進或出料。即當滿足下列工藝條件時，才允許平鋪使貯柜進、出料：

①貯柜不存在“批次沖突”。

②貯柜不存在“牌名沖突”。

③選中貯柜狀態信息不為“出料”（當需要進料時），或“進料”（當需要出料時）。

2.3.4加料加香料液罐工藝安全判斷

香料廚房系統將采取RFID射頻識別技術來對加料加香牌號信息進行追蹤識別。在香料廚房灌裝結束后，香料廚房系統將加料加香牌號信息寫入移動罐的RFID標簽中；當料液移動罐離開香料廚房時，香料廚房系統再次讀取RFID標簽中信息，并與待生產批次的牌號比對，一致時允許將待生產的批次信息寫入RFID標簽中（制絲線管理系統申請到MES工單并將生產信息解析下發到PLC系統的同時，將待生產批次的信息發送至香料廚房系統）；移動罐被放置到現場加料或加香系統工位后，制絲中控系統相關工藝段的PLC讀取現場加料加香罐的RFID中的批次信息，并與工藝段生產的批次信息比對，一致時，允許加香或加料系統進行預填充，確保香料液的正確。

綜上所述，在制絲生產過程中，為保證生產工藝的安全性，我們對單元與單元之間均進行任務號比對；對于多分支或者摻配的路徑，在任務號比對的結果之上再增加批次號比對；在貯柜進出料控制中增加“進出料工藝安全判斷”以此來保證整個生產的工藝安全；在香料液移動罐使用RFID標簽信息比對確認，完成防錯功能。

3.結語

通過建立一套牌號工藝安全保障體系，將其應用于制絲生產過程控制系統中，對進行制絲過程如貯柜進出料、加香加料等關鍵節點增加實施條件設置和實時工藝安全判斷等功能，可實現多途徑地對制絲各工序的節點進行防錯，降低質量事故的發生幾率，特別是杜絕出現錯牌串號等嚴重質量問題，達到制造過程質量精細化控制的目的。為卷煙工廠“做精制造”、“建立全國一流卷煙工廠”奠定堅實的硬件基礎。

【參考文獻】

[1]袁海生.制絲線管理控制系統整體解決方案[J].自動化應用，2012.

[2]種增俊.卷煙企業制絲過程智能控制系統研究應用[J].信息與電腦（理論版），2013.