貯柜換柜自動提醒方法的應(yīng)用研究

廖和明 陳實 魯潤淵 陳文先 尹中尉

摘要：貯絲柜物料快出完時需要人工根據(jù)經(jīng)驗進行換柜操作，人工換柜具有不穩(wěn)定性，接柜時間過長，會導(dǎo)致下上批次重合時間長，從而對產(chǎn)品質(zhì)量缺陷追溯的精準性有較大影響；接柜時間過短，會因啟動滯后，換柜不及時從而導(dǎo)致卷接車間機臺煙絲斷流。鑒于此，研制了換柜自動報警系統(tǒng)，根據(jù)卷接機數(shù)量、尾料階段貯柜物料剩余百分比等設(shè)定換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯柜物料實際剩余百分比小于等于預(yù)設(shè)值時，利用聲光報警和監(jiān)控界面報警提醒操作人員換柜。實際應(yīng)用效果表明，該換柜自動報警系統(tǒng)應(yīng)用后，接柜時間均小于30 min，無煙絲脫節(jié)現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：送絲系統(tǒng)；卷接機臺數(shù)；貯柜剩余百分比；接柜提醒

中圖分類號：TS43? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2023）10-0083-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.10.023

0? ? 引言

如圖1所示，制絲車間在對卷接車間輸送煙絲過程中，同一牌號煙絲通過貯絲柜被送至送絲振盤，最終通過風(fēng)力送絲至卷接車間。當(dāng)一個貯絲柜中的煙絲將要耗盡時，需要及時銜接下一貯絲柜的煙絲，以保證煙絲供應(yīng)的持續(xù)性。同一振盤上下批次同時出柜的時間段稱為“接柜時間”，接柜時間過長，會導(dǎo)致接柜混批時間長，從而對產(chǎn)品質(zhì)量缺陷追溯的精準性產(chǎn)生較大影響；接柜時間過短，會因啟動滯后，換柜不及時而導(dǎo)致卷接車間機臺煙絲斷流。

目前，貴州中煙各卷煙廠均為柜式貯絲模式，在柜式貯絲方式下，隨著貯絲時間的增加，煙絲結(jié)構(gòu)變化明顯，整絲率、長絲率降低，中絲率、短絲率、碎絲率增加，煙絲含水率也呈現(xiàn)出下降的趨勢[1]，因此接換柜的及時性也能一定程度上保證煙絲品質(zhì)。重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠通過引入DRC電子電機系統(tǒng)，解決了供絲不連續(xù)的問題[2]。廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣州卷煙廠借助網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、LED顯示屏及其他一些輔助設(shè)施來實現(xiàn)制絲車間貯柜可視化管理，以此提升企業(yè)現(xiàn)場管理水平，改善現(xiàn)場工作環(huán)境，可用于預(yù)防和消除生產(chǎn)過程中的安全隱患和資源浪費[3]，也可一定程度上實現(xiàn)對貯絲柜煙絲量的可視化監(jiān)管。柜式貯絲模式是目前國內(nèi)卷煙工藝常用的貯絲模式，柜式貯絲所涉及的換柜問題也是各卷煙廠普遍面臨的重點問題，亟需解決。

1? ? 問題描述

車間貯絲房現(xiàn)有16個貯絲柜、5個送絲振盤，每個振盤對應(yīng)2～4個貯絲柜，批次結(jié)束時需要貯絲房操作工根據(jù)經(jīng)驗進行人工接柜操作，以保障供絲連續(xù)。人工接柜不確定性大，導(dǎo)致質(zhì)量波動問題發(fā)生的可能性也會增大。據(jù)統(tǒng)計，2019年12月5日—14日生產(chǎn)牌號A的30個批次接柜時間，平均值為57.2 min，最小值為-3 min，最大值為228 min，極差231 min，離散程度極大，如圖2所示。2019年10月—12月，卷包車間卷接機臺煙絲斷流8起，其中因一車間貯絲房操作工換柜不及時導(dǎo)致的有3起，占卷接機臺煙絲斷流的37.5%，影響后工序生產(chǎn)連續(xù)性。

2? ? 貯柜換柜自動提醒實現(xiàn)的幾個關(guān)鍵技術(shù)

2.1? ? 調(diào)整貯絲柜激光測距儀遠近端距離

貯絲柜激光測距儀是控制布料大車往復(fù)運動距離的主要設(shè)備，貯絲柜往復(fù)運動的不一致可能會導(dǎo)致每組貯絲柜之間的布料情況不一致，從而出現(xiàn)貯柜物料首端與撥輥間距差距較大的情況，這也是影響接柜穩(wěn)定性以及接柜時間長短的因素之一。通過現(xiàn)場查看，16組貯絲柜物料首端與撥輥間距以及貯絲柜布料情況存在較大差異，其中6號柜布料情況最為均勻合理，貯柜物料首端與撥輥間距適當(dāng)，為40 cm。以6號柜為參照，調(diào)整其他貯絲柜激光測距儀遠近端參數(shù)，實現(xiàn)布料情況與6號柜一致。調(diào)整前后參數(shù)如表1所示。

2.2? ? 研發(fā)并新增換柜自動提醒功能

人工憑借經(jīng)驗對貯絲柜內(nèi)煙絲存量以及卷接機臺煙絲消耗速率進行監(jiān)測，以此及時進行換柜操作，難免會存在較大誤差。通過研究新增換柜自動提醒功能，可以極大地控制此類差錯，從而提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。將自動提醒的判定條件設(shè)定為：貯絲柜內(nèi)煙絲實際剩余百分比（X）≤人工給定的預(yù)設(shè)值（Y）時，控制系統(tǒng)自動提醒人工進行換柜。

2.2.1? ? 貯絲柜內(nèi)煙絲實際剩余百分比（X）的獲取

實際剩余百分比=（煙絲在貯絲柜內(nèi)所需運行的總行程-實際行程）/煙絲在貯絲柜內(nèi)所需運行的總行程。如圖3所示，在貯絲柜傳動輥上的花狀輪盤處加裝光電傳感器，光電傳感器每檢測到一個金屬塊后，便向處理單元發(fā)送一個脈沖，花狀輪盤每轉(zhuǎn)動一圈便會接收到12次脈沖信號，將供絲開始接收到的脈沖次數(shù)作為實際脈沖值。當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲全部輸送完成后，所接收到的總脈沖次數(shù)為預(yù)設(shè)脈沖值，此時可以將總行程與實際行程的差值替換為預(yù)設(shè)脈沖值與實際脈沖值的差值，總行程替換為預(yù)設(shè)脈沖值。貯絲柜內(nèi)煙絲實際剩余百分比就可以通過接收的脈沖次數(shù)進行計算，即實際剩余百分比=（預(yù)設(shè)脈沖值-實際脈沖值）/預(yù)設(shè)脈沖值。

2.2.2? ? 換柜預(yù)設(shè)值（Y）的獲取

換柜預(yù)設(shè)值的設(shè)定，是人工給出的判定比較條件值，即貯絲柜在生產(chǎn)輸送煙絲條件下，應(yīng)當(dāng)對該貯絲柜進行接換柜操作的煙絲剩余量百分比值，因此其與卷接機數(shù)量、單臺卷接機緩存煙絲量以及貯絲柜滿載存料量有關(guān)。預(yù)設(shè)值的大小與生產(chǎn)中卷接機的數(shù)量成正比，卷接機的數(shù)量越多則消耗煙絲的速度越快，此時需要為卷接機預(yù)留足夠的煙絲，即需要預(yù)設(shè)值較大，以保證報警到換柜完成的時間段內(nèi)卷接機不會斷料。

煙絲輸送過程是通過送絲風(fēng)管連接卷接機臺與送絲振盤，送絲振盤連接貯絲柜。煙絲在負壓作用下通過送絲風(fēng)管從送絲振盤輸送至卷接機臺。通過在送絲風(fēng)管上加裝負壓傳感器，從而實時判斷卷接機臺是否在運轉(zhuǎn)。即當(dāng)實際壓力值大于預(yù)設(shè)壓力值，判定為卷接機臺在運行，但由于送絲過程并不是連續(xù)不斷的，當(dāng)卷接機臺緩存煙絲量足夠時，負壓會暫時停止，緩存煙絲量不足時，負壓會升高，送絲風(fēng)管繼續(xù)送絲。通過卷接機緩存煙絲量以及卷接機臺的生產(chǎn)速度對機臺是否生產(chǎn)的判定需增加預(yù)設(shè)時間，在負壓間斷時間未超過預(yù)設(shè)時間或負壓實際壓力值大于預(yù)設(shè)壓力值條件下，均判定認為該臺卷接機處于運行狀態(tài)。通過統(tǒng)計處于運行狀態(tài)下卷接機的數(shù)量，從而得到生產(chǎn)中的卷接機數(shù)量。

換柜預(yù)設(shè)值Y的計算公式：Y=A+BDE/C。其中Y為預(yù)設(shè)值，A為尾料階段剩余百分比，B為修正系數(shù)，C為供料貯絲柜的滿載存料量，D為貯絲量調(diào)校值，E為與貯絲柜相連的運行中的卷接機的數(shù)量。當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲的實際剩余百分比（X）≤預(yù)設(shè)值（Y）時，利用聲光報警和監(jiān)控界面報警提醒操作人員換柜。

3? ? 應(yīng)用效果

改造實施后，換柜提醒系統(tǒng)可實時、準確統(tǒng)計對接的機臺數(shù)，并根據(jù)卷接機臺數(shù)計算出換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲的實際剩余百分比達到預(yù)設(shè)值時，生產(chǎn)現(xiàn)場的報警器和生產(chǎn)監(jiān)控界面同時報警提醒操作人員換柜。對改造后的生產(chǎn)牌號A連續(xù)30次接柜時間進行統(tǒng)計，如表2所示，接柜時間在11～23 min范圍內(nèi)。與改造前相比較，接柜平均時間從57.2 min下降至17.5 min，極差值從231 min下降至12 min，批間換柜穩(wěn)定性得到極大的提升，且無供絲斷流現(xiàn)象發(fā)生。

4? ? 結(jié)語

目前，基本上沒有對自動提醒貯柜換柜的相關(guān)研究，為解決因人工換柜而造成換柜提前或滯后問題，本文通過調(diào)整貯絲柜激光測距儀遠近端距離，確保貯柜物料首端與撥輥間距基本一致，并研究換柜自動報警系統(tǒng)，其根據(jù)卷接機數(shù)量、尾料階段貯柜物料剩余百分比等設(shè)定換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯柜物料實際剩余百分比小于等于預(yù)設(shè)值時，利用聲光報警和監(jiān)控界面報警提醒操作人員換柜。本文的技術(shù)手段能夠有效解決人工經(jīng)驗性換柜的不穩(wěn)定、不精準問題。

[參考文獻]

[1] 張軍，萬宇超，鐘宇生，等.柜式貯絲和箱式貯絲兩種貯絲方式下貯絲時間對煙絲質(zhì)量的影響[J].卷宗，2020（13）：334.

[2] 陳瑜，潘世華，熊金.淺談DRC電機在煙草貯絲柜中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2020，17（22）：72-75.

[3] 陳榮峰.卷煙企業(yè)制絲車間貯柜可視化探析[J].輕工科技，2021，37（9）：66-67.

收稿日期：2023-01-11

作者簡介：廖和明（1986—），男，江西人，助理工程師，研究方向：制絲工藝與設(shè)備技術(shù)。