制絲線加香加料防差錯控制系統設計

郭昌耀，高復高，董 偉，李 正

（江蘇中煙工業有限責任公司徐州卷煙廠，江蘇徐州 221000）

0 引言

目前卷煙企業在制絲線的實際生產過程中由于信息傳遞錯誤、人為操作失誤或者PLC控制缺陷等原因，仍然會偶爾發生一些工藝質量事故。在制絲線工藝控制中，加香加料工序都是關鍵工序，其主要的工藝任務是按照產品配方規定將香料液準確、均勻地施加到葉片或煙絲上，并被葉片或煙絲充分吸收[6]。加香、加料能夠減輕煙氣的刺激性，改善余味，卷煙加香加料系統的運行穩定對改善和穩定卷煙品質有著重要的影響，為了提高加香、加料運行的穩定性，加香、加料防差錯控制系統設計的課題研究隨之應運而生。通過對徐州卷煙廠目前的加香加料現狀，以及存在的問題進行綜合分析，以課題研究的方式來解決工作中存在的實際問題，實現生產的精益化。

1 問題分析

對制絲線各加香、加料工序的控制現狀和控制水平進行調查研究，發現還存在以下問題。

1.1 香精香料配送問題

對于料液重量和送料時間而言，每次往料罐中送給的料液重量和時間都是手動記錄，由于記錄數據種類眾多，并且每次料罐料液配送和回收都要記錄，過于繁瑣，即增加操作人員的勞動強度也存在操作風險。

1.2 料罐進料清洗問題

加香、加料在往料罐里進完料液后會進行進料管路清洗，清洗分為3 個階段，第一階段液體從用于罐體的出料管路的一個閥門中噴出料液。對問題進行查找分析發現，這種現象出現在一種情況下：正在進行進料管路吹掃的這套加料設備也在進行出料，此時出料閥門是打開的，進料管路由于吹掃而進來的空壓氣會給料罐中的料液施加壓力，料液最終從通氣閥門被壓出，起到通氣作用的這一路管路，在出料過程中是導通的，并且不受進料管路的影響，造成了噴水的現象。噴射原理如圖1 所示。

圖1 噴射原理

1.3 提前換批次情況下出料管路清洗問題

程序認定在“批次結束”指令信號到達的瞬間清洗正在使用的料罐，所以如果操作人員在批次結束前手動清洗實際使用的料罐并啟用下一料罐，那么當批次結束時，系統判定新的料罐是正在使用的料罐，所以會清洗新的料罐。

2 方案設計

2.1 設計香精香料配送自動比對歸檔系統

2.1.1 為現場設備配置硬件設備

（1）為每一個料罐安裝RFID 讀寫卡（圖2），用于存儲每一個料罐中料液的信息，確保卡隨罐走。

圖2 RFID 讀寫卡

（2）在每一個加料站安裝RFID讀寫器（圖3），用于向現場罐中罐裝或者回收料液前，讀取或者寫入料液信息。

圖3 RFID通信模塊和手持式讀寫器

2.1.2 PLC 程序編寫

編寫PLC 程序，實現移動罐和現場罐料液信息對比，對比無誤方可加料。例如現場罐需要加料，中控將批次信息下發到現場，操作工會用手持讀寫器讀取移動罐讀寫卡中的信息，當牌號相同時才能允許往現場罐中送料。同理，現場罐往移動罐中回收料液時也需要類似操作。程序RFID 的PLC 程序如圖4 所示。料液信息WinCC 編輯界面如圖5 所示。

圖4 RFID 的PLC 程序

圖5 料液信息WinCC 編輯界面

2.2 操作界面與料罐清洗防呆防錯

2.2.1 操作界面防呆防錯

現場操作界面增設關鍵步驟二次確認功能。

葉片加料、葉絲加香、梗加料設備的操作界面中存在一些有可能產生安全隱患的地方，比如“加料管路清掃”“進料管路清掃”“罐清洗”等沒有防差錯功能，如果誤碰或者誤點就會立即執行相應程序，使管路和罐中進水，造成料液浪費。為存在隱患的按鍵增添防差錯功能，按鍵被點擊后會彈出對話框需操作者再次確認方可執行。料罐清洗防呆防錯操作界面如圖6所示。

圖6 料罐清洗防呆防錯操作界面

2.2.2 更改程序使料罐、管路內空壓氣泄壓

在出料階段，噴料口是管路上的通氣口，其處于常開狀態，作用是與外界大氣連通，保障管路內壓力恒定，進料管路的清洗空壓氣壓力可以由料罐上方的排氣口排出，如果短暫的關閉此通氣口，不會對生產造成影響，所以在進料管路清洗階段，臨時關閉噴料口，打開料罐上方通氣口。更改程序使料罐、管路內空壓氣泄壓，避免料液噴射程序如圖7 所示。

圖7 防噴料PLC 程序

2.2.3 提前換批次情況下出料管路清洗問題

為滿足現場操作人員各種操作需要，進一步完善程序。將現場屏幕上料液累計重量連鎖進設備程序，當操作人員在設備接收到批次結束信號前更換料罐（例如從1#罐切換至2#罐），此重量顯示值也會從1#配備的流量計讀取信號轉換為從2#流量及讀取信號，由于2#流量計還未使用，所以顯示值為零。也就是說當設備接收到批次結束信號的同時，如果此重量值為零，則不啟動自清洗程序。自動清洗聯鎖料液重量程序如圖8 所示。

圖8 自動清洗聯鎖料液重量程序

3 結束語

“加香、加料防差錯控制系統的設計”項目應用于煙草行業加香、加料控制系統，針對香、料從調制到使用整個環節容易出現的質量風險問題，添加RFID控制系統，實現香、料牌號的自動化對比，保障牌號使用的正確性，進一步通過WinCC和PLC 程序進行改善，提高操作的安全性。結果表明：自系統運行以來，成功發現并阻止差錯達40 余次，為企業節省60 余萬元。達到煙草行業先進水平，充分保障卷煙產品的內在感官質量。