葉片加料機加料系統閥門狀態智能監測方法設計及實現

侯進生 霍文文 呂龍 尉澤民 路致尊

摘要：葉片加料機加料系統各個閥門在不同生產階段需保持不同的正確開關狀態，故障閥門的錯誤狀態會導致香料施加不符合工藝要求而影響卷煙產品的吸食品質。本文通過分析生產過程中閥門故障狀態和原因，設計了一種閥門狀態智能監測方法，通過對閥門加裝位置檢測裝置，運用step7軟硬件、Intouch軟件和制絲車間工業以太網通訊網絡等工具對該方法進行了工程實現，投入運行后加料系統閥門狀態得到有效監測，很大程度上避免了因閥門狀態錯誤導致生產工藝事故的發生。

關鍵詞：加料系統;閥門狀態;智能監測

葉片加料機是煙草加工制葉工序中的重要設備之一，它通過滾筒轉動將來料進一步松散，通過加料系統通過雙介質噴嘴運用蒸汽引射作用將香料均勻噴灑在物料表面，利用循環風系統控制物料環境溫度并提高物料自身溫度以便充分吸收香料，從而提高卷煙的吸食品質，由此可見加料功能是其重要的基本工藝職能之一。

加料系統中所用閥門皆為氣動閥，在使用過程中可能會出現閥門進氣壓力不足、閥門老化動作不流暢及控制閥島信號錯誤等原因導致其出現故障。在生產過程中遇到的常見故障一般分為三種：閥門打開/關閉動作遲緩、閥門打開/關閉不到位、閥門打開/關閉錯誤。

1、智能監測方法設計及實現

經過對加料系統閥門常見故障的分析總結和生產、維修的應用訴求分析，本文將監測功能具體分解為生產前閥門狀態一鍵檢測、生產過程中閥門狀態監控、閥門狀態信息人機交互和參與生產過程控制。

本文中涉及的葉片加料機閥門狀態只有兩種，即打開狀態和關閉狀態，因此，具備通訊功能的布爾型到位監測裝置即可實現閥門狀態的信息采集。

1.1 生產前閥門狀態一鍵檢測

一鍵檢測分為自動檢測模式和單閥測試模式，當待檢閥門測試條件不滿足時，自動檢測模式自動跳轉進入下一閥門檢測，漏檢閥門通過單閥測試模式進行測試。本文通過閥門打開/關閉到位耗時T與工作正常閥門打開/關閉動作耗時t的比例關系來判斷閥門工作狀態是否健康：

當T≤2t時，閥門工作正常;

當2t

當T≥4t時，閥門故障，需對閥門進行更換。

耗時比較運算完成后，結果存入相應DB塊，用于閥門信息人機交互，同時輸出該閥門檢測完畢信號，自動進入下一閥門檢測運算。具體控制流程如圖1-1所示。

1.2生產過程中閥門狀態監控

閥門狀態監控用于判斷在PLC程序下達閥門打開/關閉命令后，閥門實際狀態與應有狀態是否一致。本文PLC程序對閥門打開狀態賦值為1，閥門關閉狀態賦值為0，數值類型為布爾型。到位檢測裝置將閥門實際狀態信號傳送至S7—300 PLC相應輸入點，PLC程序對兩個數值進行比對運算，同時輸出閥門狀態信號（打開/關閉到位，打開/關閉不到位）至相應DB塊用于人機交互。

1.3 閥門狀態信息人機交互

本文運用intouch軟件實現閥門狀態一鍵檢測操作和監控故障信息反饋的人機交互。首先通過建立“標記名字典”讀取DB塊中的閥門狀態信息，同時在標記名字典中“詳細和報警”欄中設置報警信息，分別在實時報警和歷史報警中出現，歷史報警信息保存一周。

在intouch程序中設置畫面和字符串用于提供DB塊數據點對應得閥門狀態信息。最后編寫PLC程序輸出警示燈、電鈴報警，以提示現場操作人員及時關注閥門狀態報警信息。

1.4 參與生產過程控制

閥門狀態錯誤會導致香料噴灑不均勻從而產生嚴重產品質量事故，根據工藝指標要求，本文在PLC程序中設定，當閥門錯誤狀態程序三分鐘后，生產線停車。

2 效果驗證

閥門狀態智能監測方法投入使用前，本文對其進行了多閥門多工況多頻次效果驗證，驗證過程工況分為以下三種：

（1）降低輸入空壓氣壓力，模擬閥門打開/關閉超時狀態;

（2）隔斷閥門輸入空壓氣，模擬閥門打開/關閉不動作故障;

（3）在PLC程序中強置相關數據點數值，模擬閥門錯誤打開/關閉。

驗證結果發現，本文設計的智能監測方法閥門狀態識別、報警成功率達到100%，為投入運行提供了強有力的數據支持，目前該智能監測方法已投入使用。

參考文獻

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