張選順，侯琪琛，楊 剛，馬 敬

（紅塔煙草（集團）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

引言

目前卷煙產(chǎn)品市場競爭越來越激烈，消費者對卷煙產(chǎn)品的感官品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)要求越來越高，質(zhì)量已成為企業(yè)追求利潤的主題。卷煙生產(chǎn)企業(yè)制絲線的煙絲摻配工藝段是制絲生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝過程之一[1]，摻配工序的任務(wù)是將梗絲、膨脹葉絲、回收煙絲、薄片煙絲（再造煙絲）按照卷煙產(chǎn)品設(shè)定的比例，均勻地?fù)脚涞饺~絲中，以滿足卷制煙絲的質(zhì)量要求[2]。在正常生產(chǎn)過程中，由于摻配限量管會經(jīng)常出現(xiàn)積灰的現(xiàn)象，導(dǎo)致光電管誤報警，進而導(dǎo)致?lián)脚淞髁繜o法保證，增加了批次判鑒定的風(fēng)險，因此，本研究解決了摻配限量管光電管誤報警導(dǎo)致堵料故障的問題，降低了堵料次數(shù)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 存在問題分析

目前玉溪卷煙廠某制絲車間生產(chǎn)線在加香工藝段摻配限量管上部收口部位有一組對射式光電管用于預(yù)防堵料，通過對射式光電管來進行判斷當(dāng)前是否堵料，但在實際生產(chǎn)運行過程中，由于限量管光電管檢測窗口為傾斜狀態(tài)，所需摻配的梗絲、膨脹絲、薄片絲中的大量灰塵及環(huán)境灰塵會在限量管窗口堆積，導(dǎo)致光電管誤檢測，出現(xiàn)誤報警（即未堵料時也會報警），光電管誤報警會造成光電管摻配物料拉空，進而導(dǎo)致?lián)脚涔ば蛩矔r流量的不穩(wěn)定和摻配精度下降，不能滿足工藝控制要求，嚴(yán)重導(dǎo)致該批次煙絲報廢，影響組織生產(chǎn)效率的同時降低了產(chǎn)品質(zhì)量。改造前摻配限量管積灰情況見圖1。限量管窗口上煙灰大量堆積，影響光電管檢測準(zhǔn)確性和有效性，對成品煙絲質(zhì)量會造成較大影響[3]。

圖1 改進前限量管光電管積灰情況

小組統(tǒng)計2019 年生產(chǎn)線共計166 批次的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計表見表1。

從表1 中分析得出全年因摻配限量管誤報警發(fā)生堵料次數(shù)為30 次，約為0.18 次/批，堵料次數(shù)較多，極大的影響了卷煙產(chǎn)品的抽吸質(zhì)量和卷煙品牌的市場影響力。

表1 2019 年摻配限量管堵料故障頻次統(tǒng)計

2 限量管改進方案設(shè)計及實施

2.1 摻配限量管結(jié)構(gòu)改造設(shè)計及實施

摻配工序的限量管由上端斜段部分和下端直段兩部分組成，斜段部分主要由斜斗、檢修門、檢測光電管3 部分組成，直段部分由直段本體、活動前板、壓料輥和檢測光電管地部分組成[4]，因此在上端斜段部分設(shè)計改造制作限量管光電管窗口，將傾斜窗口其改為立式，頂部采用三方傾斜，玻璃窗口改為垂直放置，避免出現(xiàn)煙灰堆積的情況發(fā)生，進而降低由于煙灰堆積導(dǎo)致光電管誤報警的發(fā)生，最后降低堵料次數(shù)，保證卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。改進前后設(shè)計圖見圖2、圖3。改進后限量管積灰情況見圖4，玻璃窗口改為垂直放置后，煙灰堆積的情況消失，效果良好，提升了光電管檢測的準(zhǔn)確性。

圖2 改進前限量管

圖3 改進后限量管設(shè)計

圖4 改進后限量管光電管積灰情況

2.2 計量管控制原理圖設(shè)計

小組查閱并分析了對射式光電管的工作原理，它主要是把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的[5]，當(dāng)對射式光電管間有煙絲擋住時，PLC 會接受到信號，進而通過PLC 判斷是否有料，通過分析設(shè)計改造出摻配計量管光電管控制電路圖見圖5。

圖5 摻配計量管光電管控制電路

2.3 計量管PLC 控制程序設(shè)計

PLC 控制原理：當(dāng)批次開始時，生產(chǎn)線正常運行，當(dāng)純絲電子秤上有流量信號后，經(jīng)過程序設(shè)定的延時后開始摻配梗絲、膨脹絲、薄片絲，當(dāng)計量管低料位信號傳給PLC 后，計量管開始進料，高料位兩個光電管擋住后延時程序設(shè)定時間停止進料，以此循環(huán)進料，同時在程序中增加堵料報警功能，當(dāng)?shù)土衔还怆姽苡行盘柡?，?jīng)過程序設(shè)定的延時時間后高料位光電管還未接受到信號[6]，上位機啟動堵料報警提示，提醒操作人員檢查報警的有效性和符合性，計量管進料控制程序、上位機界面開發(fā)見圖6。

圖6 計量管進料程序控制

3 實際應(yīng)用效果

3.1 堵料故障次數(shù)對比驗證

按照以上設(shè)計方案改造完成后，小組統(tǒng)計2019-2020 年每月生產(chǎn)批次出現(xiàn)的平均堵料故障次數(shù)進行對比分析，結(jié)果見表2。

表2 改進前后堵料故障次數(shù)對比統(tǒng)計

由表2 可知，摻配限量管堵料故障次數(shù)平均值由原來的0.18 次/批降低到0 次/批，堵料故障次數(shù)大幅降低，保證了正常的生產(chǎn)組織效率的同時保證了煙絲產(chǎn)品質(zhì)量，達到了較好的改進效果。

3.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

對摻配限量管上端的斜段玻璃窗進行設(shè)計改造并增加相對應(yīng)的上位機防差錯堵料報警控制程序后，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益，通過查閱資料咨詢相關(guān)廠家可知摻配限量管上端玻璃窗改造成本為356 元，每批次煙絲重量為1 000 kg，煙絲價格按所生產(chǎn)牌號煙絲平均價格計算，煙絲價格為45.6 元/Kg，改造前每年由于堵料故障造成煙絲報廢的批次為4 批，改造后節(jié)約的經(jīng)濟效益計算如下：節(jié)約的經(jīng)濟收益=單批次煙絲重量×煙絲價格×報廢批次數(shù)- 改造成本=1 000×45.6×4-356≈18.2 萬元。從以上分析可知，年節(jié)約的經(jīng)濟效益約為18.2 萬元，具有較大的經(jīng)濟效益，為企業(yè)節(jié)約了原材料，降低了企業(yè)的成本。

4 結(jié)論

本設(shè)計分析了摻配限量管堵料故障次數(shù)頻次高產(chǎn)生的主要原因，接著提出可行方案將傾斜窗口其改為立式，頂部采用三方傾斜，玻璃窗口改為垂直放置，同時設(shè)計堵料故障報警程序并通過上位機進行提示報警，達到雙重預(yù)防機制。實際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，堵料故障次數(shù)大幅減少，提升了摻配的均勻性，穩(wěn)定了摻配過程的瞬時流量，降低了批次判鑒定的風(fēng)險，為企業(yè)實現(xiàn)了節(jié)能降本，取得了較好的經(jīng)濟效益，同時有效提高了卷煙加工過程的穩(wěn)定性，降低了原材料的消耗，提高了煙絲利用率和產(chǎn)品質(zhì)量，達到了設(shè)備改進的預(yù)期效果，在煙草行業(yè)制絲線具有一定的推廣價值。