機采棉加工智能化管控技術的研究與應用

■關紀培

〔邯鄲金獅棉機有限公司，河北邯鄲056046〕

機采棉加工智能化管控技術的研究與應用

■關紀培

〔邯鄲金獅棉機有限公司，河北邯鄲056046〕

隨著國家棉花目標價格補貼政策的實施，新疆棉花產業將得到穩步發展，最近十年機采棉得到快速發展。

機采棉與手摘棉相比，存在顏色級別下降、長度變短、強度降低、軋工質量較差、異纖含量高、短纖含量增加等突出問題。尤其是2015年，由于氣候等原因使得新疆大范圍內棉花纖維短，馬克隆值高，棉花質量難以滿足下游紡織企業的需求。新疆棉花如何實現以品質取勝，生產出適合紡織行業使用的優質皮棉，是今后推進供給側結構性改革的重要任務。在棉花加工環節采用信息化技術、實現智能化管控、做到因花配車，是提升皮棉質量的必由之路，也是我國機采棉整體解決方案的重要環節。

邯鄲金獅棉機有限公司根據新疆機采棉發展的實際需求，開發了機采棉加工智能管控系統。該系統于2015年9月在第一師12團6臺型128生產線初步應用，達到了預期目標。2016年在第八師142團3臺型168機采棉生產線安裝的智能管控系統進行了優化升級，以“替代進口、本土創新、因花配車、遠程監控、移動操作”為設計理念，與國內知名紡織儀器專業公司——陜西長嶺紡織機電科技有限公司合作，實現在線質量檢測工作站的國產化，圍繞“監”、“測”、“管”、“控”等關鍵技術，通過棉花加工全方位視頻監管，全環節數據采集、檢測與傳輸，全過程信息化管理，全系統智能化管控，實現“因花配車”，達到提質、節能、減員、增效的目的。該系統與使用進口設備相比，可節省投資100余萬元，具有很高的性價比。

一、智能化管控系統特點及優勢

（一）自主研發、本土創新

實現了在線質量檢測工作站的國產化，減少對國外公司的依賴。

（二）通過“因花配車”，實現“保長度、提品質”的目標

根據籽棉棉花長度、回潮率、含雜數據，系統自動生成加工工藝方案，并依據后續國產在線質量檢測籽棉工作站、皮棉工作站的檢測數據反饋，智能調節主要設備運行參數。

系統根據籽棉回潮率自動調節熱風溫度，保證籽棉付軋的最佳回潮率為7%～8%。

改變傳統通過限制軋花機喂花頻率方式限產提質，根據棉卷密度智能調節軋花機喂料頻率，在保證加工質量前提下實現加工一致性好和產量最大化。

通過料位檢測，實現自動喂花機與軋花機的喂料頻率聯動協調控制，生產線在連續均衡工況下穩定運行。

（三）棉花加工過程的全程信息化

通過智能儀表、傳感器、專用設備等，實現對設備的運行參數、生產線的工藝參數和棉花品質參數的在線檢測、顯示和預警。

系統提供了運行參數、工藝參數、棉花品質參數的歷史曲線、實時曲線記錄，并可生成班次生產報表、百公斤皮棉耗電報表，并具有故障報警及故障統計功能。

所有攝像頭及工控機畫面全部組成局域網并接入互聯網，管理者在任何有網絡的地方都可以使用手機或電腦進行遠程監視。

通過互聯網授權，工程師可以利用互聯網異地遠程監控設備工作狀態，也可以利用遠程診斷系統升級設備程序。

實現了棉包條碼信息的遠程顯示和統計管理。

實現了籽棉數據管理系統信息的遠程顯示和統計管理。

（四）降低能耗、減少堵塞、提高生產效率

系統的“智能節能”模式可根據物料狀態自動調整相關設備的運行頻率，從而達到節約用電的目的。

系統的檢測模塊可以起到預警作用，減少堵塞，防止故障擴大。

（五）保障設備和人員的安全

移動操作終端通過鎖定設備可以避免因操作失誤造成人員傷害和設備損壞。

多路火星檢測及報警，可以預防火災發生、避免火災的擴大。

二、智能化管控系統組成及功能

圖1 系統結構組織框圖

（一）監視模塊

利用數字高清攝像頭、數字高清網絡硬盤錄像機、中央控制室顯示器、大屏幕拼接屏墻、網絡云平臺、工業VPN路由器等實現對生產線的本地、遠程全方位視頻監管。

（二）檢測模塊

系統有獨立的十大檢測模塊，通過國產在線質量檢測籽棉、皮棉工作站可檢測棉花色澤、回潮率、含雜等信息，實現棉花的品質管理；通過智能儀表、傳感器、專用設備等，實現關鍵部位的軸溫、轉速、風壓、料位、火星、電壓、電流、頻率、功率等參數的在線檢測、顯示和報警，提高設備安全運轉率，為管控系統提供數據基礎。

（三）管理模塊

通過對生產線運行數據、皮棉加工品質、棉包條碼信息等數據的收集、存儲、統計自動生成報表和歷史曲線，實現加工生產線能源管理、信息統計管理、棉花品質管理、安全生產管理方式匯總、計算、分析，生成各種報表。

（四）智能控制模塊

智能控制模塊依據檢測模塊、管理模塊提供的數據實現生產線運行的自動控制、工藝方案的合理選擇、主要設備運行參數選擇、最佳的籽棉回潮率和軋花機棉卷密度，實現因花配車，減少故障停機次數，降低能源消耗。

三、結語

信息化技術改造傳統棉花加工產業是時代發展的趨勢，也是提升棉花加工產業整體技術水平的客觀需求。邯鄲金獅棉機將緊密結合新疆機采棉發展的需求，不斷創新完善機采棉加工智能管控系統，真正實現“因花配車”，為用戶創造最大經濟效益，讓棉花創造更多價值。☆

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2015BAD19B04）棉花產后增值關鍵技術裝備研發與產業化示范。