制絲線設備狀態自動判異功能開發

袁書豪，薛 梅

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

煙廠制絲生產線屬于自動化流水作業，任何設備故障都可能影響局部或整條生產線的生產節拍，給生產和產品質量帶來不利影響，因此在制絲設備管理中，不斷降低生產過程中的設備小停機，保持生產的連續性，是提升過程控制能力、保證產品質量和節能降耗的有效途徑。

1 問題分析

制絲線設備種類較多，生產線長，覆蓋面廣，且主機設備、關鍵設備控制復雜，制絲部維修費用控制壓力較大。通過不斷探索，建立了全員參與的日常點檢、專業點檢和精密點檢“三位一體”的設備3級點檢體系，掌控設備運行狀態。按照5定（定人，定期，定點，定質，定量）的原則，明確規定了點檢周期，但由于周期的存在，對設備狀態的點檢監控過程就必然是一個非連續性的、非實時的監控過程。由于制絲線為連續化生產流水線，設備運行過程中狀態不斷變化，僅依靠3級點檢無法實現設備狀態的實時監控。當設備工作狀態發生較大偏離時，必然造成設備異常或工藝指標無法達標而被迫停機。截止到2018年4月的年統計數據顯示，制絲線共發生斷流134次，其中由設備問題引起的停機118次，平均每月斷流11.2次。因此，制絲設備需要建立設備狀態的在線監控與評價機制，在現有設備基礎上進行判異功能二次開發，實時監控設備運行狀態，并對設備狀態變化情況進行監控和判斷，探索基于狀態的設備維修管理模式。

2 改進內容

2.1 建立設備狀態異常模型

綜合評價現有設備異常報警，以歷史小停機統計為依據，按照異常原因分類，建立統計或數學模型。將異常種類分為關鍵參數報警、設備運行狀態報警、操作報警等，并進行綜合開發。

2.1.1 關鍵參數報警

設備關鍵參數：加料比例，加水量，加香比例，入口水分，入口瞬時流量，出口水分，蒸汽噴射比例，筒壁溫度，梗絲摻配比例，膨脹絲摻配比例等

通過實時監控選定關鍵質量指標，當出現偏離設置的預控線時，利用判異規則進行判斷處理并輸出報警。制絲集控系統松散回潮筒體電機電流監控如圖1所示。

2.1.2 設備運行狀態報警模型

（1） 料罐缺料報警輸出。生產狀態、加料狀態（加料閥打開、流量計瞬時流量＞0）、料罐料液剩余重量可使用時間＜10 min（料罐料液剩余重量＜電子秤瞬時流量實際值×設定比例/600）,無稱重裝置的料罐可以按百分比進行設定。

圖1 制絲集控系統松散回潮筒體電機電流監控

（2）來料流量異常報警輸出。生產狀態、電子秤占用、(電子秤瞬時流量實際值-電子秤瞬時流量設定值)/電子秤瞬時流量設定值＞1%。

（3）加料泵異常報警輸出。加料泵運行電流異常；加料泵運行頻率異常。

（4）水分儀或流量計網絡異常。預熱或生產狀態掉網、牌號通道不正確。

（5）引射壓縮空氣壓力低。引射壓縮空氣壓力實際值小于設定值90%。

（6）提升帶堵料。堵料位光電開關遮擋時間＞3 s。

（7）電子秤異常。生產前即可發現電子秤跑偏、零點漂移、皮帶速率異常。

制絲集控系統滾筒電機預警界面如圖2所示。

圖2 制絲集控系統滾筒電機預警界面

2.1.3 操作報警

對生產相關重要操作進行預警，操作錯誤或操作造成生產沖突時報警。例如：預熱、清洗操作在不適合場合觸發，選柜沖突等。

2.2 程序設計

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）通過讀取終端設備數據，對關鍵參數進行實時監控，經過邏輯運算輸出報警范圍上傳至上位機。對報警模型進行程序開發，工藝參數報警輸出閥值（報警值），可以是某些限定條件的并聯、串聯、混聯的輸出，將文本描述語言轉化為機器控制語言，將設備異常狀態通過程序設計自動識別和觸發。最終經過輸出設備如上位機、語音報警裝置，播報異常位置或以可視化方式實現設備狀態可控。

3 改進效果

制絲設備狀態異常自動判異對設備異常數據進行二次開發，充分挖掘制絲集控系統設備狀態數據的利用價值，為設備預防性維修提供科學依據。實現在線實時對設備運行狀態的監控，提高設備預防性維修工作的準確性和針對性。

（1）由于可以提前發現設備運行隱患，預知設備關鍵環節隱患的發展先兆，提前采取措施進行控制和恢復，減少生產過程中設備停機頻次，有效減少設備故障停機時間，經統計，僅6月降低設備維修費用8.135萬元人民幣，停機次數減少到4.2次。

（2）提高設備維修管理水平。通過設備運行狀態自動判異及預警，可逐步了解設備關鍵點狀態的變化規律，有利于指導和改善設備維修作業計劃，使設備維護更有針對性和科學性。

（3）模塊化、系統化自動判異功能的開發設計，成為設備狀態監控的有效補充，定位設備異常位置，完善設備狀態監控體系，指導維修由人找問題向問題找人轉變。

（4）低投入高產出。依據制絲現有控制模式，無硬件投資，只要具備一定程序設計和通信功能開發能力，就可以進行開發，具有一定的推廣應用價值。