制絲加工過程自動(dòng)防差錯(cuò)技術(shù)研究應(yīng)用

徐琦　孫云松　張瑾　楊思力　李瓊美

[摘 要]制絲生產(chǎn)設(shè)備通過實(shí)現(xiàn)各種工藝指標(biāo)，對煙片和煙絲進(jìn)行加工。制絲生產(chǎn)工序繁多，每個(gè)工序都具有自己獨(dú)特的工藝參數(shù)，且制絲以批次為單位組織生產(chǎn)，每天生產(chǎn)批次達(dá)到數(shù)批，平均每批生產(chǎn)時(shí)間為60多分鐘，操作人員工作時(shí)間較長，在工作時(shí)間內(nèi)要求操作人員時(shí)刻關(guān)注監(jiān)控畫面關(guān)鍵指標(biāo)，MES系統(tǒng)只能在批次生產(chǎn)結(jié)束后對各項(xiàng)指標(biāo)做出評價(jià)。生產(chǎn)過程中，指標(biāo)是否符合要求，均由操作人員根據(jù)生產(chǎn)曲線進(jìn)行判斷。長時(shí)間的工作，難免存在人員疏忽現(xiàn)象，造成生產(chǎn)過程指標(biāo)不符合要求。針對這種情況，有必要采取相應(yīng)的防差錯(cuò)措施對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，防止該類現(xiàn)象的發(fā)生。

[關(guān)鍵詞]制絲；工藝參數(shù)；防差錯(cuò)；技術(shù)

中圖分類號：S523 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0151-03

制絲加工過程自動(dòng)防差錯(cuò)技術(shù)通過梳理生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工藝指標(biāo)，明確監(jiān)控對象，量化監(jiān)控對象判錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)，分析指標(biāo)特性，將指標(biāo)分為過程性指標(biāo)和結(jié)果性指標(biāo)兩類，對不同性質(zhì)的指標(biāo)采取相應(yīng)的防差錯(cuò)措施，對于過程性指標(biāo)如果出現(xiàn)偏差，設(shè)備報(bào)警，操作人員做出判斷，若是誤報(bào)警，允許生產(chǎn)正常進(jìn)行，若是問題存在則及時(shí)中斷生產(chǎn)，隱患消除后，在繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，不對報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)，及時(shí)中斷生產(chǎn)。對于結(jié)果性指標(biāo)，只有當(dāng)批次結(jié)束時(shí)，才能判斷問題的存在，若問題發(fā)生則及時(shí)查找問題，確認(rèn)問題發(fā)生的原因，及時(shí)采取措施進(jìn)行解決，杜絕不符合產(chǎn)品的存在，防止流向下道工序。

首先開展指標(biāo)梳理，以生產(chǎn)工序?yàn)閱卧?，對各工序有潛在隱患的關(guān)鍵工藝指標(biāo)進(jìn)行梳理，分別梳理出葉絲線監(jiān)控指標(biāo)13項(xiàng)。通過指標(biāo)梳理，從控制角度考慮，一部分指標(biāo)在生產(chǎn)過程中需要實(shí)時(shí)監(jiān)控判斷，另外一部分指標(biāo)則只有在生產(chǎn)開始或結(jié)束時(shí)判斷才有效。因此，將前者歸類為過程性指標(biāo)，后者歸類為結(jié)果性指標(biāo)，梳理結(jié)果具體如表1和表2所示。

通過指標(biāo)梳理明確了判斷依據(jù)和類型。由于防差錯(cuò)措施最終由程序執(zhí)行，因此必須將判斷依據(jù)結(jié)合生產(chǎn)工序?qū)嶋H進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)分解。在問題分解的基礎(chǔ)上編程實(shí)現(xiàn)。對于過程性指標(biāo)，當(dāng)判斷到異常存在時(shí)，需要進(jìn)過一定的延時(shí)，進(jìn)一步確認(rèn)問題的存在。問題確認(rèn)存在后，以對話框的形式對操作人員進(jìn)行提示，由操作人員進(jìn)行再次確認(rèn)。若確認(rèn)，則繼續(xù)生產(chǎn)，若無確認(rèn)，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到，設(shè)備則自動(dòng)停機(jī)。對于結(jié)果型指標(biāo)，當(dāng)指標(biāo)不滿足要求時(shí)，同樣以對話框的形式提醒操作人員注意，并不允許設(shè)備啟動(dòng)或批次結(jié)束，只有當(dāng)操作人員對問題進(jìn)行分析，落實(shí)情況是否屬實(shí)，若情況屬實(shí)將問題處理后，需由電氣修理人員進(jìn)行恢復(fù)，方可進(jìn)行下一步操作。

表1和2中的判斷依據(jù)只是對標(biāo)準(zhǔn)的梳理，若直接按照依據(jù)進(jìn)行判斷，控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)功能。必須將標(biāo)準(zhǔn)與工序?qū)嶋H相結(jié)合，進(jìn)一步分解。分解內(nèi)容一般包括識別方法、控制措施、電氣控制要求、執(zhí)行過程和工作參數(shù)五個(gè)部分。其中，識別方法描述了各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)正常與否的判斷準(zhǔn)則?？刂拼胧┦歉鶕?jù)指標(biāo)實(shí)際情況，對識別方法的量化，為電氣控制要求的提出提供依據(jù)。電氣控制要求是對控制措施的步驟化和邏輯化，指導(dǎo)下位編程工作的完成。執(zhí)行過程指明了如果問題發(fā)生，設(shè)備將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象，操作人員應(yīng)采取什么樣的措施，若不作為設(shè)備將自動(dòng)停機(jī)。分解為具體的執(zhí)行步驟，有利于防差錯(cuò)措施在設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)。以下為各項(xiàng)具體分解內(nèi)容：

1.蒸汽噴射比例

識別方法：單位時(shí)間加蒸汽比例超出允差范圍

控制措施：批次開始后，加蒸汽流量波動(dòng)超出設(shè)定值±20kg/h（5t線±10kg/h）持續(xù)時(shí)間60秒報(bào)警，再持續(xù)30秒后停機(jī)。

電氣控制要求：電子秤累積量大于料頭后，比較蒸汽流量設(shè)定值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，再持續(xù)30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。執(zhí)行入口振槽停機(jī)。點(diǎn)“否”，不停機(jī)，繼續(xù)監(jiān)控。

控制參數(shù)：模塊料頭重量、允許波動(dòng)范圍、預(yù)警時(shí)間、停機(jī)時(shí)間

2.加料比例

識別方法1：單位時(shí)間加料比例超出允差范圍

控制措施1：批次開始過料600kg后（5t線300kg后），加料流量波動(dòng)超出設(shè)定流量±20kg/h（5t線±10kg/h）持續(xù)時(shí)間60秒報(bào)警，30秒后停機(jī)。

電氣控制要求1：電子秤累積量大于料頭后，比較加料流量設(shè)定值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程1：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。執(zhí)行入口振槽停機(jī)。點(diǎn)“否”，不停機(jī)，繼續(xù)監(jiān)控。

控制參數(shù)：模塊料頭重量、允許波動(dòng)范圍、預(yù)警時(shí)間、停機(jī)時(shí)間

識別方法2：模塊轉(zhuǎn)換時(shí)補(bǔ)水不正常

控制措施2：補(bǔ)水啟動(dòng)后，料桶內(nèi)加入水量小于1kg時(shí)電柜喇叭響起報(bào)警提示音。

電氣控制要求2：啟動(dòng)補(bǔ)水后，若料筒內(nèi)重量小于1KG則報(bào)警。

執(zhí)行過程2：場電柜喇叭警示，提示現(xiàn)場操作人員關(guān)注補(bǔ)水過程。

3.隧道式回潮機(jī)（HT）蒸汽壓力

識別方法：實(shí)際值與工藝參數(shù)不符合

控制措施：生產(chǎn)中，HT蒸汽壓力低于標(biāo)準(zhǔn)0.5bar，或?qū)嶋H蒸汽流量低于80kg/h持續(xù)時(shí)間60秒報(bào)警，30秒后停機(jī)。

電氣控制要求：HT在“生產(chǎn)”狀態(tài)時(shí)，比較蒸汽壓力、流量設(shè)定值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)，執(zhí)行HT入口振槽停機(jī)。

控制參數(shù)：超出標(biāo)準(zhǔn)最小值、實(shí)際蒸汽流量最小值、預(yù)警時(shí)間、停機(jī)時(shí)間

4.烘絲機(jī)筒壁溫度

識別方法：筒壁溫度超出允差

控制措施：生產(chǎn)過程中筒壁溫度蒸汽換算壓力超出標(biāo)準(zhǔn)±0.4bar，持續(xù)

時(shí)間60秒報(bào)警，30秒后停機(jī)。

電氣控制要求：批次開始后，烘絲機(jī)狀態(tài)由“料頭”轉(zhuǎn)成“生產(chǎn)”后，比較筒壁溫度蒸汽換算壓力實(shí)際值與工藝標(biāo)準(zhǔn)值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。執(zhí)行烘絲入口振槽停機(jī)。

控制參數(shù)：筒壁允許超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值、筒壁溫度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值預(yù)警時(shí)間、筒壁溫度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值停機(jī)時(shí)間

5.摻配比例

識別方法：摻配比例超出允差

控制措施：梗絲、膨脹絲摻配實(shí)際流量超過設(shè)定流量±2%時(shí)，持續(xù)時(shí)間

60秒報(bào)警，30秒后停機(jī)。

電氣控制要求：批次開始后，比較摻配秤流量設(shè)定值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。停止添加線設(shè)備，主線停機(jī)從純絲秤前的設(shè)備開始。

控制參數(shù)：純絲摻配料頭重量、梗絲摻配流量允許超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值、梗絲摻配流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值預(yù)警時(shí)間、梗絲摻配超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值停機(jī)時(shí)間、膨脹絲摻配流量允許超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值、膨脹絲摻配流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值預(yù)警時(shí)間、膨脹絲摻配超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值停機(jī)時(shí)間

6.加香比例

識別方法1：單位時(shí)間加香比例

控制措施1：混合絲過料800kg后，（5t過料400kg）加香精流量超出標(biāo)

準(zhǔn)設(shè)定值±1.0kg/h（5t超出0.5kg/h）持續(xù)時(shí)間60秒，報(bào)警，30秒后自動(dòng)停機(jī)。

電氣控制要求1：電子秤累積量大于料頭后，比較加香流量標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程1：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)，即執(zhí)行入口電子秤停機(jī)。

控制參數(shù)1：混合絲料頭重量、加香流量允許超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值、加香流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值預(yù)警時(shí)間、加香流量超出標(biāo)準(zhǔn)范圍值停機(jī)時(shí)間

識別方法2：入口電子稱流量波動(dòng)

控制措施2：混合絲過料800kg后（5t過料400kg），加香入口電子秤流量波動(dòng)范圍超出標(biāo)準(zhǔn)流量±10%，持續(xù)時(shí)間60秒，報(bào)警，30秒后自動(dòng)停機(jī)。

電氣控制要求2：電子秤累積量大于料頭后，比較混合絲流量標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程2：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。執(zhí)行入口電子秤停機(jī)。

控制參數(shù)2：加香入口流量允差范圍、加香入口流量超出允差范圍預(yù)警時(shí)間、加香入口流量超出允差范圍停機(jī)時(shí)間

7.洗梗水溫度

識別方法：洗梗水溫度超出允差范圍

控制措施：洗梗水溫度超出允差范圍±2℃，持續(xù)時(shí)間60秒，報(bào)警，30

秒后自動(dòng)停機(jī)。

電氣控制要求：批次開始后，比較洗梗水溫度標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。該段設(shè)備組合停機(jī)。

控制參數(shù)：洗梗水溫度超出允差范圍、洗梗水超出允差范圍預(yù)警時(shí)間、洗梗水超出允差范圍停機(jī)時(shí)間

8.氣流干燥溫度

識別方法：氣流干燥溫度超出允差范圍

控制措施：批次開始過料800kg后，氣流干燥溫度超出±2℃，持續(xù)時(shí)

間60秒，報(bào)警，30秒后自動(dòng)停機(jī)。

電氣控制要求：電子秤累積量大于料頭后，比較氣流干燥溫度標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)際值，持續(xù)60S超過允差則報(bào)警彈出對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，點(diǎn)“是”直接停機(jī)，點(diǎn)“否”則繼續(xù)下一周期的監(jiān)控，無人確認(rèn)30S后自動(dòng)停機(jī)。

執(zhí)行過程：先彈出報(bào)警提示對話框，提醒操作人員是否停機(jī)，30秒后無人確認(rèn)，自動(dòng)停機(jī)。入口振槽停機(jī)。

控制參數(shù)：梗絲料頭重量、干燥溫度超出允差范圍值、干燥溫度超出允差范圍預(yù)警時(shí)間、干燥溫度超出允差范圍停機(jī)時(shí)間

9.各工序重量誤差

識別方法：工序重量偏差≥5%

控制措施：各工序累計(jì)重量與理論重量相差±3%時(shí)，不能批次結(jié)束，出現(xiàn)提示框，進(jìn)行再次確認(rèn)批次結(jié)束。

電氣控制要求：批次結(jié)束時(shí)，涉及到的電子秤累計(jì)量與配方庫中對應(yīng)的理論重量相比較，大于允差時(shí)報(bào)警，允差范圍可在設(shè)備參數(shù)中設(shè)置

執(zhí)行過程：物料累計(jì)重量偏差超過±3%時(shí)，在點(diǎn)擊批次結(jié)束時(shí)彈出報(bào)警提示對話框，需要操作人員確認(rèn)后方可批次結(jié)束。

控制參數(shù)：工序理論重量、偏差門檻值

10.物料儲存時(shí)間

識別方法：儲存時(shí)間在工藝要求范圍內(nèi)

控制措施：物料儲存時(shí)間不足，禁止出柜，報(bào)警提示。儲存時(shí)間超出上限1.5小時(shí)前，報(bào)警提示，提前做好生產(chǎn)安排。

電氣控制要求：進(jìn)柜物料累計(jì)量停止變化時(shí)，認(rèn)為儲柜進(jìn)料完成，開始儲料計(jì)時(shí)，或者當(dāng)儲柜發(fā)出進(jìn)料完成信號時(shí)，開始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)小于工藝標(biāo)準(zhǔn)下限時(shí)，禁止儲柜運(yùn)行，并報(bào)警提示。計(jì)時(shí)大于工藝標(biāo)準(zhǔn)要求-1.5小時(shí)時(shí)，報(bào)警提示。

執(zhí)行過程：必須等待物料儲存時(shí)間要求，設(shè)備方可自動(dòng)出柜。

11.配方參數(shù)

識別方法：配方參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)要求是否相符

控制措施：中控執(zhí)行批次開始前，現(xiàn)場操作工必須在操作界面上對配方參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)后程序才允許執(zhí)行批次開始。

電氣控制要求：每批次釋放配方后，必須有現(xiàn)場點(diǎn)擊“參數(shù)確認(rèn)”才能批開始，由上位WINCC實(shí)現(xiàn)。

執(zhí)行過程：中控人員點(diǎn)擊批次開始后，現(xiàn)場操作界面彈出對話框，提示現(xiàn)場操作人員核對配方參數(shù)，并確認(rèn)，確認(rèn)后批次即開始。

程序設(shè)計(jì)之一：

以上程序?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面，蒸汽流量異常時(shí)激活下圖報(bào)警顯示框（圖2）：

通過對指標(biāo)不同屬性的分析，為防差錯(cuò)自動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，提出了問題解決的思路。各類指標(biāo)防差錯(cuò)措施的實(shí)現(xiàn)均由上位監(jiān)控系統(tǒng)和下位控制系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)，指標(biāo)涉及的門檻值和時(shí)間參數(shù)在設(shè)備參數(shù)欄內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，防差錯(cuò)過程的判斷有下位程序完成，報(bào)警條件滿足，彈出對話框請求操作人員進(jìn)行確認(rèn)，判斷是否需要中斷生產(chǎn)，借助此種方式實(shí)現(xiàn)了制絲設(shè)備的自動(dòng)防差錯(cuò)技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合實(shí)際，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 基于底層電控的卷煙制絲工藝質(zhì)量安全“防差錯(cuò)”系統(tǒng).張曉峰，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2016.

[2] 基于PLC的制絲線在線防差錯(cuò)比對的應(yīng)用.余敏，宋成照，《設(shè)備管理與維修》，2016.

作者簡介

徐琦，1984年，男，漢族，云南玉溪，技術(shù)員，大專，紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，玉溪卷煙廠，研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。

孫云松，1980年，男，漢族，云南玉溪，技術(shù)員，本科生，紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，玉溪卷煙廠，研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。

張瑾，1982年，男，漢族，云南玉溪，助理工程師，本科生，紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，玉溪卷煙廠，研究方向：電氣自動(dòng)化。

楊思力，1993年，男，漢族，云南玉溪，助理工程師，本科生，紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，玉溪卷煙廠，研究方向：電氣自動(dòng)化。

李瓊美，1985年，女，彝族，云南玉溪，助理工程師，碩士研究生，紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，玉溪卷煙廠，研究方向：電氣自動(dòng)化，設(shè)備管理，信息化管理。