一種智能化甘油酯供給系統的設計與實現

李捷 張敏 徐迪 林聰

摘 要：針對某煙廠甘油酯集中供給項目，設計了一套基于PLC與觸摸屏的甘油酯智能供給系統。系統可實現成型機甘油酯的用料精確計算、輸送管道及罐體清洗、設備狀況實時監控、故障自診斷等，可滿足生產需求并向生產管控系統提供相應的生產數據。經驗證，該系統可精確計算成型機甘油酯用量并形成相應的數據報告，為濾棒生產及甘油酯輸送系統的改進提供依據。

關鍵詞：PLC；甘油酯；智能化；供給系統

中圖分類號：TH86 文獻標識碼：A 文章編號：

0.引言

濾棒作為過濾香煙的重要部分，隨著制造加工業的不斷發展，企業對濾棒的質量及產量要求越來越高。三醋酸甘油酯作為濾棒中必不可少的增塑劑，對醋纖絲束起到粘結固化作用，其品種和用量直接影響濾棒的硬度、彈性、透氣性、口感等，進而影響濾棒的過濾效果。

在傳統的甘油酯輸送過程中，受溫度影響甘油酯的流動無規律，實時用量時多時少，無法精確計算出成型機的實際甘油酯用量，在濾棒制作中便無法確定濾棒內甘油酯的實際用量，可能影響濾棒的質量；針對需要調香的濾棒，在更換濾棒品種或長時間停產時，由于高位罐至成型機段甘油酯未清洗干凈，容易造成不同甘油酯之間的串味，嚴重影響濾棒使用效果；信息中心與操作現場距離比較遙遠，控制室無法及時獲取現場實時狀況，系統各部分運行信息無法存檔，無法對以往信息進行分析改進。因此針對以上問題，設計了一種智能化甘油酯供給系統，可對濾棒甘油酯用量進行精確計量，將相關數據反饋至數據采集中心，進行集中管理。

1.系統工藝流程

高位存儲罐到達成型機采用自流式進料，當成型機儲料箱中的甘油酯處于低液位時，向系統反饋要料信號，系統開啟氣動球閥QF1-1，甘油酯過濾后通過質量流量計進入成型機儲料箱；儲料箱中的甘油酯處于高液位時，系統關閉氣動球閥，完成加料，通過質量流量計完成甘油酯用量統計，具體工藝流程圖如圖1所示。

當濾棒需要更換品種或長時間停產時，需將管道內甘油酯排空并清洗，首先手動關閉SF1-1，打開SF1-3，通壓縮空氣將甘油酯吹至成型機儲料箱；關閉SF1-3，打開SF1-1和SF2-3，將管道內甘油酯吹至廢料箱；然后關閉SF2-3，將水源通過高壓沖洗管道及儲存罐，清洗完畢后打開SF2-3進行排污；最后打開所有閥門，通壓縮空氣對管道及罐體進行吹干，完成系統的吹洗工作。

2.系統電控設計

電控設計采用西門子S7-1500系列PLC作為控制主站，底層各類輸入/輸出采用Profinet和Profibus-DP現場總線連接到相應的控制主站；系統配置一張西門子高性能CP網卡，可向上層管控系統傳輸所檢測的運行參數和采集數據，并接受管控系統所發出的控制指令，實現系統的遠程監控、數據采集；

每臺成型機配置一個I/O控制箱，在箱內配置I/O模塊和網絡接口模塊等，連接到PROFINET網絡上與控制主站進行通信，現場控制箱對該成型機內設備進行單獨控制，大量減少電纜布線量，便于安裝和維護；

氣動閥、質量流量計均通過Profibus-DP現場總線實現過程控制，不具備ProfiNet接口功能的設備可通過CP1542-5-PROFIBUS通訊模塊與ProfiBus-DP總線連接至控制主站；

系統采用西門子TP1500觸摸屏為現場操作終端，通過內置以太網卡連接到PROFINET網絡上與控制主站通信，可動態顯示整個系統的工藝流程圖，同時對局部重要工藝流程提供更為詳細的二級畫面顯示和實時工藝數據和趨勢圖，保證系統高效率運行；可對所有設備進行遠程遙控操作，通過鼠標對現場設備啟停、氣動閥開閉進行操作；當引起誤操作或操作失敗時，系統會自動以中文菜單方式提供詳細的信息提示，以便操作工采取相應的措施，杜絕誤操作；有關參數超限報警及設備故障報警，系統發出聲光提示，報出機組編號、位置、設備系統提供完善的報警功能，快速定位故障點，大大減少檢修時間；

3.結語

該智能化甘油酯供給系統在原有甘油酯供給系統的基礎上進行改進，利用PLC強大的控制功能，同時結合觸摸屏良好的人機交互界面。通過在成型機上加裝質量流量計，實現了濾棒成型機處甘油酯用量的精確統計；在高位罐與成型機之間增加清洗裝置，在停產或更換濾棒品種時，及時對管道進行清洗解決了不同調香甘油酯之間串味的問題；通過網絡化集控，完成相關信息的采集，生成相應的數據報表，為甘油酯輸送系統的進一步設計和改進提供一定的借鑒和依據。

參考文獻：

[1] 劉大慶.基于PLC的甘油酯輸送系統設計[J].現代工業經濟和信息化.2015，5（3）：85-87.

[2] 郭曉麗，吳曉.基于PLC的甘油酯液位控制系統設計[J].化工自動化及儀表.2012，39（12）：1567-1570.

[3] 徐兢，吳曉，楊天，等.基于液位檢測的甘油酯供給系統用量計量方法實現[J].煙草科技.2012（10）：21-23.

[4] 陳慧敏.基于PLC變頻器觸摸屏綜合利用自動化生產線控制系統的設計與應用[J].教育現代化.2016（04）：191-193.

[5] 柯葵，朱立明.流體力學與流體機械[M].上海：同濟大學出版社，2009：259-262.

[6] 陳燕東，孟志強，張恒，等.基于霧化技術的三醋酸甘油酯自動噴霧系統的設計與實現[J].煙草科技，2010（9）：10-14