制丝线加香加料防差错控制系统设计

郭昌耀，高复高，董 伟，李 正

（江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂，江苏徐州 221000）

0 引言

目前卷烟企业在制丝线的实际生产过程中由于信息传递错误、人为操作失误或者PLC控制缺陷等原因，仍然会偶尔发生一些工艺质量事故。在制丝线工艺控制中，加香加料工序都是关键工序，其主要的工艺任务是按照产品配方规定将香料液准确、均匀地施加到叶片或烟丝上，并被叶片或烟丝充分吸收[6]。加香、加料能够减轻烟气的刺激性，改善余味，卷烟加香加料系统的运行稳定对改善和稳定卷烟品质有着重要的影响，为了提高加香、加料运行的稳定性，加香、加料防差错控制系统设计的课题研究随之应运而生。通过对徐州卷烟厂目前的加香加料现状，以及存在的问题进行综合分析，以课题研究的方式来解决工作中存在的实际问题，实现生产的精益化。

1 问题分析

对制丝线各加香、加料工序的控制现状和控制水平进行调查研究，发现还存在以下问题。

1.1 香精香料配送问题

对于料液重量和送料时间而言，每次往料罐中送给的料液重量和时间都是手动记录，由于记录数据种类众多，并且每次料罐料液配送和回收都要记录，过于繁琐，即增加操作人员的劳动强度也存在操作风险。

1.2 料罐进料清洗问题

加香、加料在往料罐里进完料液后会进行进料管路清洗，清洗分为3 个阶段，第一阶段液体从用于罐体的出料管路的一个阀门中喷出料液。对问题进行查找分析发现，这种现象出现在一种情况下：正在进行进料管路吹扫的这套加料设备也在进行出料，此时出料阀门是打开的，进料管路由于吹扫而进来的空压气会给料罐中的料液施加压力，料液最终从通气阀门被压出，起到通气作用的这一路管路，在出料过程中是导通的，并且不受进料管路的影响，造成了喷水的现象。喷射原理如图1 所示。

图1 喷射原理

1.3 提前换批次情况下出料管路清洗问题

程序认定在“批次结束”指令信号到达的瞬间清洗正在使用的料罐，所以如果操作人员在批次结束前手动清洗实际使用的料罐并启用下一料罐，那么当批次结束时，系统判定新的料罐是正在使用的料罐，所以会清洗新的料罐。

2 方案设计

2.1 设计香精香料配送自动比对归档系统

2.1.1 为现场设备配置硬件设备

（1）为每一个料罐安装RFID 读写卡（图2），用于存储每一个料罐中料液的信息，确保卡随罐走。

图2 RFID 读写卡

（2）在每一个加料站安装RFID读写器（图3），用于向现场罐中罐装或者回收料液前，读取或者写入料液信息。

图3 RFID通信模块和手持式读写器

2.1.2 PLC 程序编写

编写PLC 程序，实现移动罐和现场罐料液信息对比，对比无误方可加料。例如现场罐需要加料，中控将批次信息下发到现场，操作工会用手持读写器读取移动罐读写卡中的信息，当牌号相同时才能允许往现场罐中送料。同理，现场罐往移动罐中回收料液时也需要类似操作。程序RFID 的PLC 程序如图4 所示。料液信息WinCC 编辑界面如图5 所示。

图4 RFID 的PLC 程序

图5 料液信息WinCC 编辑界面

2.2 操作界面与料罐清洗防呆防错

2.2.1 操作界面防呆防错

现场操作界面增设关键步骤二次确认功能。

叶片加料、叶丝加香、梗加料设备的操作界面中存在一些有可能产生安全隐患的地方，比如“加料管路清扫”“进料管路清扫”“罐清洗”等没有防差错功能，如果误碰或者误点就会立即执行相应程序，使管路和罐中进水，造成料液浪费。为存在隐患的按键增添防差错功能，按键被点击后会弹出对话框需操作者再次确认方可执行。料罐清洗防呆防错操作界面如图6所示。

图6 料罐清洗防呆防错操作界面

2.2.2 更改程序使料罐、管路内空压气泄压

在出料阶段，喷料口是管路上的通气口，其处于常开状态，作用是与外界大气连通，保障管路内压力恒定，进料管路的清洗空压气压力可以由料罐上方的排气口排出，如果短暂的关闭此通气口，不会对生产造成影响，所以在进料管路清洗阶段，临时关闭喷料口，打开料罐上方通气口。更改程序使料罐、管路内空压气泄压，避免料液喷射程序如图7 所示。

图7 防喷料PLC 程序

2.2.3 提前换批次情况下出料管路清洗问题

为满足现场操作人员各种操作需要，进一步完善程序。将现场屏幕上料液累计重量连锁进设备程序，当操作人员在设备接收到批次结束信号前更换料罐（例如从1#罐切换至2#罐），此重量显示值也会从1#配备的流量计读取信号转换为从2#流量及读取信号，由于2#流量计还未使用，所以显示值为零。也就是说当设备接收到批次结束信号的同时，如果此重量值为零，则不启动自清洗程序。自动清洗联锁料液重量程序如图8 所示。

图8 自动清洗联锁料液重量程序

3 结束语

“加香、加料防差错控制系统的设计”项目应用于烟草行业加香、加料控制系统，针对香、料从调制到使用整个环节容易出现的质量风险问题，添加RFID控制系统，实现香、料牌号的自动化对比，保障牌号使用的正确性，进一步通过WinCC和PLC 程序进行改善，提高操作的安全性。结果表明：自系统运行以来，成功发现并阻止差错达40 余次，为企业节省60 余万元。达到烟草行业先进水平，充分保障卷烟产品的内在感官质量。