煙草制絲加香壓力控制系統(tǒng)改進(jìn)

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摘要：針對(duì)人為調(diào)整減壓閥來實(shí)現(xiàn)壓縮空氣壓正常的現(xiàn)狀，對(duì)混絲加香的壓縮空氣進(jìn)行自動(dòng)化改進(jìn)。系統(tǒng)改進(jìn)后，簡(jiǎn)化了操作流程，極大地降低了因?yàn)槿斯ふ{(diào)節(jié)壓力導(dǎo)致的人為操作出錯(cuò)。

關(guān)鍵詞：加香；噴嘴；壓力；自動(dòng)化

引言

隨著煙草制絲生產(chǎn)線自動(dòng)化控制水平的不斷提升，各種制絲生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，促使制絲生產(chǎn)制造和控制質(zhì)量的水平不斷提升，隨著自動(dòng)化水平越來越高，對(duì)卷制絲生產(chǎn)質(zhì)量的要求就更加嚴(yán)格，但是在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)還有一些工序存在人為手動(dòng)控制的情況出現(xiàn)。

1存在的現(xiàn)狀分析

通過不斷的升級(jí)改造后，發(fā)現(xiàn)我廠現(xiàn)使用的加香機(jī)噴嘴為兩組雙介質(zhì)（壓空、料液）噴嘴，引射壓空管路僅有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。受氣源影響，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸出有一定的調(diào)節(jié)振蕩期，導(dǎo)致壓力存在波動(dòng)，因此需要人工及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)精確調(diào)節(jié)氣壓閥，控制在工藝標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。而且參照我廠制絲工藝標(biāo)準(zhǔn)———加香壓空引射壓力為0.08MPa，人工精準(zhǔn)調(diào)整2個(gè)噴嘴的減壓閥壓力控制在工藝標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，存在一定的難度，并且影響壓縮空氣的穩(wěn)定性，而且煙草制絲加香工藝任務(wù)是采用壓縮空氣霧化香精后將其準(zhǔn)確、均勻地施加到煙絲上，由于壓縮空氣和香精的相對(duì)速度很大，氣液之間產(chǎn)生很大的摩擦力將料液霧化[1]。當(dāng)壓空存在波動(dòng)時(shí)，將直接影響最終香精霧化，造成香精噴撒不均，因此需要壓空引射壓力穩(wěn)定輸出來保證加香均勻。

2壓縮空氣自動(dòng)控制方案的確定

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備壓縮空氣的自動(dòng)化控制，通過前期的考察，以及技術(shù)人員的技術(shù)分析，要達(dá)到上述要求，需要改造目前的管路機(jī)械部分以及電氣控制部分才能實(shí)現(xiàn)。實(shí)施的難點(diǎn)在于采集壓縮空氣的信號(hào)，這就需要把原有的機(jī)械式的壓力表更換為氣體流量計(jì)，而且還需要對(duì)原有的壓縮空氣管路進(jìn)行系統(tǒng)化改造，安裝新儀器儀表，編寫PLC程序、開發(fā)監(jiān)控程序，使壓力值能夠?qū)崟r(shí)清晰地顯示在主控制屏上，使現(xiàn)場(chǎng)人員觀察生產(chǎn)過程壓力值時(shí)一目了然，而且還可以在操作界面進(jìn)行壓力值的設(shè)定，要實(shí)現(xiàn)這種功能就必須要求具備3塊功能模塊：控制器部分、執(zhí)行部分和檢測(cè)部分。其中控制器部分又分為主控制器、操作界面和通訊方式三部分，執(zhí)行部分又分為通道控制器和無極調(diào)控穩(wěn)壓方式，通道控制器主要是具備單噴嘴和雙噴嘴的選擇，有利用多種加香模式的進(jìn)行；檢測(cè)部分主要是要具備壓力流量的檢查功能，如圖1所示。

3方案的實(shí)施

3.1主要設(shè)備的選擇。

1）人機(jī)交換機(jī)的選擇，通過對(duì)比后選擇西門子SIEMENSSMART700IE電阻式交換機(jī)，主要是其畫面針對(duì)性強(qiáng)，功能相對(duì)集中，便于操作，并且更改程序簡(jiǎn)單，后期維護(hù)簡(jiǎn)便，并且與S7-200最兼容，無需購置其它擴(kuò)展模塊。2）電氣比例閥的選擇，通過對(duì)市場(chǎng)多個(gè)型號(hào)的比較，最后確認(rèn)選擇SMC比例閥VY系列。其控制原理為以電控方式思想對(duì)流量節(jié)流控制，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力控制，根據(jù)控制信號(hào)的大小來調(diào)整閥芯的截面面積，使得閥芯的移動(dòng)與輸入電壓呈比例控制，從而達(dá)到連續(xù)無極調(diào)節(jié)壓力大小要求。SMC比例閥設(shè)計(jì)和維修簡(jiǎn)單，控制精度好，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓穩(wěn)流無極調(diào)控需求。3）氣體窩街流量計(jì)的選擇，針對(duì)監(jiān)測(cè)部分的設(shè)備我們選擇ECLUGB系列渦街流量計(jì)。其主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)，可用于一般流量檢測(cè)且壓力損失小；在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響，但存在小流量死區(qū)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)流量需求可忽略，并且測(cè)量精度一般可達(dá)±1%R—±2%R，測(cè)量精度適用，長期可靠性高，無需經(jīng)常維護(hù)，壽命長。4）S7-200系列的進(jìn)一步選型，根據(jù)我們所需要的IO點(diǎn)數(shù)量（1DI、4AI、2AO）需求，且根據(jù)原有薄膜調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)模擬量均為4~20mA輸入或出，查詢S7-200CN操作手冊(cè)，選擇了最優(yōu)的組合：S7-224XPCN、EM235組合。

3.2設(shè)備的安裝，編程以及調(diào)試

設(shè)備的采購結(jié)束后，按照前期設(shè)想，機(jī)械和電氣人員對(duì)加香壓氣管路進(jìn)行了安裝更換，然后對(duì)設(shè)備進(jìn)行了程序的編制以及調(diào)整。

3.2.1對(duì)采購的PLC編程以及調(diào)試在PLC中根據(jù)安裝設(shè)備所采集到的壓力信號(hào)編寫對(duì)應(yīng)的控制程序，程序回路根據(jù)所采集到的壓力信號(hào)控制壓力調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，并對(duì)升級(jí)改造的設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬調(diào)試，發(fā)現(xiàn)無報(bào)警，錯(cuò)誤信號(hào)。

3.2.2SMART700IE功能設(shè)計(jì)根據(jù)功能需求設(shè)計(jì)HMI界面如圖2所示，建立的人工交換界面直觀，可視化程度高，可以直接在什么進(jìn)行操作，設(shè)置噴嘴壓力以及可以查看實(shí)時(shí)壓力曲線和歷史曲線，有利于人員對(duì)壓力系統(tǒng)的分析。

3.2.3對(duì)采購SMCVY-1300電氣比例閥功能調(diào)試以及PID設(shè)置PID調(diào)節(jié)模塊自整定功能來確定參數(shù)，PID自整定會(huì)根據(jù)響應(yīng)類型而計(jì)算出最優(yōu)化的比例、積分、微分值，并可應(yīng)用到控制中，再根據(jù)自整定算出的值，檢測(cè)是否為最優(yōu)組合圖3所示。

4實(shí)現(xiàn)效果

通過設(shè)備安裝調(diào)試正常后，對(duì)改造后加香系統(tǒng)進(jìn)行了跟進(jìn)檢查。1）對(duì)新系統(tǒng)壓空引射形成的料液霧化、形狀進(jìn)行檢查。通過現(xiàn)場(chǎng)觀察確認(rèn)，新系統(tǒng)壓空引射形成的霧化區(qū)域、形狀符合設(shè)備、工藝要求。2）新系統(tǒng)對(duì)加香精度的影響檢查。調(diào)取活動(dòng)完成前后的系統(tǒng)加香過程數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)加香精度數(shù)據(jù)如表1。由統(tǒng)計(jì)表可以看出，活動(dòng)前后，加香精度達(dá)標(biāo)率均為100%，加香精度標(biāo)偏有所下降，新系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)原有控制系統(tǒng)中重要工藝指標(biāo)—加香精度有所提高。3）對(duì)壓縮空氣壓力的檢查。隨后隨機(jī)抽取改造后不同品規(guī)的單批次生產(chǎn)過程引射壓力值數(shù)據(jù)，與改造前的過程不同品規(guī)的單批次生產(chǎn)過程引射壓力值數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比如下頁表2所示，由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以說明制程能力良好，狀態(tài)穩(wěn)定，比改造前有非常明顯的改善。

5結(jié)語

通過這次對(duì)混絲加香機(jī)噴嘴霧化壓縮空氣的自動(dòng)控制方式的改造，拓展了煙絲加香系統(tǒng)的功能，增加了加香系統(tǒng)料液噴嘴單、雙工作模式切換功能，切換完成到位提示后功能以及切換不到位延時(shí)報(bào)警功能，提醒操作人員。系統(tǒng)功能更新后，改變了壓縮空氣人工手動(dòng)調(diào)節(jié)的模式，實(shí)現(xiàn)了在混絲加香過程中牌號(hào)工藝標(biāo)準(zhǔn)壓力值跟隨生產(chǎn)線上煙絲牌號(hào)自動(dòng)跟蹤，生產(chǎn)中壓縮空氣壓力值自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，簡(jiǎn)化了操作流程，極大地降低了因?yàn)槿斯ふ{(diào)節(jié)壓力導(dǎo)致的人為操作出錯(cuò)，杜絕人為因素導(dǎo)致工藝流程錯(cuò)誤，使混絲加香比例與加香過程噴嘴的霧化效果更加匹配，達(dá)到了生產(chǎn)品牌中更加理想的霧化效果。改進(jìn)后的系統(tǒng)使生產(chǎn)的煙絲加香精度更加的準(zhǔn)確，加香過程更加均勻，提高了品牌煙絲的工藝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]煙葉制絲工專業(yè)知識(shí)編寫組.煙葉制絲工專業(yè)知識(shí)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

作者：張輝 呂勇 向勇剛 單位：重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司重慶卷煙廠