田野

摘要：隨著制絲生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度的提高，加工過(guò)程中物料流量波動(dòng)的過(guò)濾對(duì)主機(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和工藝指標(biāo)的有效保障起著至關(guān)重要的作用。本論文依托制絲線常見(jiàn)的電子皮帶秤、計(jì)量管、光電管和皮帶機(jī)的控制組合，摸索常見(jiàn)組合內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行規(guī)律和相互影響，形成可連鎖式調(diào)節(jié)參數(shù)的控制模式并進(jìn)行固化，以成套的參數(shù)調(diào)節(jié)方式提高常見(jiàn)組合過(guò)濾物料流量波動(dòng)的能力，基本達(dá)到通過(guò)物料恒流量的目標(biāo)。

一、引言

在我廠新建制絲線待料運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)，物料流量波動(dòng)對(duì)工藝指標(biāo)和設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大影響。尤其是烘絲機(jī)出口流量波動(dòng)直接造成摻配工序精度和比例超出工藝指標(biāo)約定。經(jīng)查閱發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)化生產(chǎn)模式下物料流量波動(dòng)是各卷煙廠普遍存在的問(wèn)題，也是影響工藝質(zhì)量的關(guān)鍵性問(wèn)題。本論文利用制絲線現(xiàn)有設(shè)備從控制模式入手，對(duì)控制過(guò)程和參數(shù)調(diào)整進(jìn)行研究，利用一體化參數(shù)調(diào)節(jié)的控制模式嘗試解決物料流量波動(dòng)的問(wèn)題。此處以我廠新建制絲線烘絲機(jī)后電子皮帶秤（葉絲摻配主秤）為例，利用三組光電管對(duì)物料落入?yún)^(qū)域進(jìn)行感應(yīng)，調(diào)節(jié)入料端皮帶機(jī)運(yùn)行速度和電子皮帶秤設(shè)定流量，力爭(zhēng)達(dá)到過(guò)濾烘絲機(jī)帶來(lái)的物料流量波動(dòng)，基本實(shí)現(xiàn)出料流量恒定的目標(biāo)。

二、研究的材料和方法

（一）主要材料簡(jiǎn)介

本次對(duì)葉絲摻配主秤出料流量恒定控制進(jìn)行研究所用到的材料主要有：控制型電子皮帶秤一臺(tái)、計(jì)量管一個(gè)、對(duì)射式光電管三組、由變頻器控制的皮帶機(jī)一臺(tái)。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用皮帶機(jī)在變頻調(diào)速時(shí)，單位時(shí)間通過(guò)的物料流量不同可實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的動(dòng)態(tài)緩存。在電子皮帶秤出料流量設(shè)置恒定的情況下，根據(jù)物料填充到計(jì)量管的位置不同，而對(duì)應(yīng)調(diào)整進(jìn)料皮帶機(jī)運(yùn)行頻率。當(dāng)物料填充到計(jì)量管的料多（少）區(qū)域時(shí)，說(shuō)明單位時(shí)間通過(guò)物料較多（少），應(yīng)減?。ㄔ黾樱┢C(jī)運(yùn)行頻率，將多余物料動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)在進(jìn)料皮帶機(jī)及計(jì)量管上;從而達(dá)到電子皮帶秤出料流量基本恒定。

第一步將對(duì)射式光電管按照試驗(yàn)用途分為堵料位、高料位和低料位檢測(cè)光電管，并安裝在計(jì)量管的上、中、下位置，形成料多區(qū)域、正常區(qū)域、料少區(qū)域。

第二步觀察物料填充的區(qū)域?qū)M(jìn)料皮帶機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)調(diào)速。當(dāng)物料落入正常區(qū)域時(shí)，將電子皮帶秤運(yùn)行頻率記作A，跟蹤系數(shù)（進(jìn)料端皮帶機(jī)與電子皮帶秤運(yùn)行頻率的比值）記作X，則進(jìn)料端皮帶機(jī)的運(yùn)行頻率修正為AX。

當(dāng)物料落入料多區(qū)域時(shí)，電子皮帶秤運(yùn)行頻率為A，跟蹤系數(shù)調(diào)整為X-0.2（此處0.2為固定值，代表進(jìn)料皮帶機(jī)頻率調(diào)整的躍變值，此值越大則響應(yīng)越迅速，但控制精度會(huì)降低），測(cè)量狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為F（物料持續(xù)填充于料多區(qū)域的時(shí)間），狀態(tài)持續(xù)的反饋系數(shù)為Y（代表進(jìn)料皮帶機(jī)頻率對(duì)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的靈敏度），那么進(jìn)料端皮帶秤機(jī)的運(yùn)行頻率修正為A*（X-0.2-FY），即在料多狀態(tài)下，會(huì)根據(jù)持續(xù)時(shí)間不斷減小皮帶機(jī)運(yùn)行頻率，料多狀態(tài)越久則頻率減小的會(huì)越多（此處考慮到皮帶機(jī)運(yùn)行頻率過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致前端工序出現(xiàn)堵料的情況，皮帶機(jī)運(yùn)行頻率最低減少到8HZ）。

當(dāng)物料落入料少區(qū)域時(shí)，電子皮帶秤運(yùn)行頻率為A，跟蹤系數(shù)調(diào)整為X+0.2，測(cè)量狀態(tài)持續(xù)時(shí)間為L(zhǎng)（物料持續(xù)填充于料少區(qū)域的時(shí)間），狀態(tài)持續(xù)的反饋系數(shù)為Y，那么進(jìn)料端皮帶秤機(jī)的運(yùn)行頻率修正為A*（X+0.2+LY），即在料少狀態(tài)下，會(huì)根據(jù)持續(xù)時(shí)間增加皮帶機(jī)運(yùn)行頻率，料少狀態(tài)越久則頻率增加的會(huì)越多（因電機(jī)頻率最大輸出為50HZ，此處皮帶機(jī)運(yùn)行頻率最大為50HZ）。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

第一步根據(jù)前端工序物料流量及對(duì)應(yīng)水分，折算出通過(guò)葉絲摻配主秤物料流量并根據(jù)該數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定物料通過(guò)流量，此處以我廠新建制絲線待料測(cè)試牌號(hào)為例。前端工序設(shè)定物料流量為4300kg/h，對(duì)應(yīng)水分約為21%，葉絲摻配主秤工序水分約為12.5%，對(duì)應(yīng)流量約為3882kg/h（考慮到路徑上的損耗和計(jì)量管的填充，此處電子皮帶秤流量設(shè)定應(yīng)略小于3882kg/h）。

第二步在帶料測(cè)試時(shí)進(jìn)行觀察，對(duì)電子皮帶秤設(shè)定流量和進(jìn)料皮帶機(jī)的跟蹤系數(shù)、反饋系數(shù)等進(jìn)行摸索?？紤]烘絲機(jī)料頭料尾的波動(dòng)和異常堵料等原因，起始葉絲主秤流量設(shè)定為4000kg/h，根據(jù)實(shí)際過(guò)料情況及料頭持續(xù)時(shí)間逐步往下調(diào)整。前期料少狀態(tài)每多持續(xù)1分鐘，電子秤設(shè)置流量下調(diào)100kg/h，調(diào)整到3882kg/h時(shí)進(jìn)行觀察，料少狀態(tài)持續(xù)較久時(shí)下調(diào)10kg/h再進(jìn)行觀察。大約在5分鐘后流量逐漸穩(wěn)定，最終流量設(shè)定為3850kg/h。

在電子皮帶秤出料流量達(dá)到且基本穩(wěn)定在3850kg/h左右的情況下，優(yōu)化跟蹤系數(shù)x及反饋系數(shù)值。初始設(shè)置跟蹤系數(shù)x為1，此時(shí)進(jìn)料皮帶機(jī)響應(yīng)較快，物料較快填充到料多區(qū)域，隨后逐步降低至0.5時(shí)發(fā)現(xiàn)皮帶機(jī)頻率調(diào)節(jié)過(guò)慢，且計(jì)量管長(zhǎng)期處于缺料區(qū)域，隨后按照每次調(diào)節(jié)0.1來(lái)不斷修正，最后發(fā)現(xiàn)設(shè)置為0.8時(shí)，物料填充區(qū)域基本可穩(wěn)定在正常區(qū)域。初始設(shè)置反饋系數(shù)Y為0.05時(shí)進(jìn)料皮帶機(jī)較為敏感，一旦出現(xiàn)物料填充處于非正常區(qū)域時(shí)，皮帶機(jī)頻率立刻進(jìn)行調(diào)整。設(shè)置為0.015時(shí)，皮帶機(jī)頻率調(diào)整反應(yīng)較為遲鈍，隨后按照每次調(diào)節(jié)0.002來(lái)進(jìn)行修正，最后發(fā)現(xiàn)調(diào)整為0.025時(shí)皮帶機(jī)頻率響應(yīng)即可以滿足。

第三步將調(diào)整參數(shù)固化到控制程序內(nèi)，在后期待料測(cè)試中將電子皮帶秤初始設(shè)定流量為3850kg/h，跟蹤系數(shù)及反饋系數(shù)等在出料流量波動(dòng)可控的前提下不斷優(yōu)化。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）程序監(jiān)控結(jié)果

通過(guò)編程器監(jiān)控，物料落入高料位區(qū)域時(shí)，觀察到進(jìn)料端皮帶機(jī)運(yùn)行頻率降低至20.55HZ，前端物料在入料皮帶上動(dòng)態(tài)緩存;在物料落入低料位位區(qū)域時(shí)，觀察到進(jìn)料端皮帶機(jī)運(yùn)行頻率增高至44.81HZ，進(jìn)口物料增加;處于正常料位區(qū)域時(shí)運(yùn)行頻率一般為37.22HZ。通過(guò)程序監(jiān)測(cè)與預(yù)期結(jié)果一致。

（二）試驗(yàn)時(shí)帶料運(yùn)行結(jié)果

為便于查看試驗(yàn)結(jié)果，分別以彩虹圖和趨勢(shì)圖的形式將試驗(yàn)前后葉絲摻配主秤的流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。從彩虹圖可以看出絕大多數(shù)物料波動(dòng)已被過(guò)濾，且分別到達(dá)設(shè)置區(qū)域上下限后立即進(jìn)行調(diào)整;通過(guò)趨勢(shì)圖可以看出，通過(guò)的物料流量穩(wěn)定在了一個(gè)很小的區(qū)間。

（三）分析與總結(jié)

1實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和現(xiàn)象解釋

通過(guò)程序監(jiān)控結(jié)果和帶料運(yùn)行結(jié)果，可以看出該方法對(duì)過(guò)濾物料流量波動(dòng)有較大作用。出料流量較控制程序未優(yōu)化前小了很多，當(dāng)物料來(lái)料較多時(shí)，通過(guò)降低進(jìn)料端皮帶機(jī)運(yùn)行頻率，減少物料進(jìn)料速度，把多余物料在皮帶機(jī)上動(dòng)態(tài)緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)出口物料流量基本恒定;當(dāng)物料來(lái)料較少時(shí)，可通過(guò)提高進(jìn)料端皮帶機(jī)運(yùn)行頻率，增加物料進(jìn)料速度，達(dá)到出口物料流量基本恒定。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有成果比對(duì)

該實(shí)驗(yàn)方法對(duì)比增加常用的緩存設(shè)備，將原有的固定化存儲(chǔ)物料變?yōu)閯?dòng)態(tài)的物料存儲(chǔ)，既達(dá)到了流量控制的目的又節(jié)約了投資成本?？紤]到皮帶機(jī)、計(jì)量管和電子秤是制絲生產(chǎn)線常用的設(shè)備組合，本控制模式可應(yīng)用的范圍較廣、成本低且不受制于生產(chǎn)線內(nèi)空間的約束，對(duì)各加工單元和整個(gè)生產(chǎn)線的流量穩(wěn)定有較大的促進(jìn)作用。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的猜想：1.利用大數(shù)據(jù)將全生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行頻率進(jìn)行監(jiān)控，挖掘有用數(shù)據(jù)，尋找同一路徑上可能的連鎖控制和一體化參數(shù)調(diào)。

參考文獻(xiàn)

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