陳 霞

(河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 安陽(yáng)卷煙廠,河南 安陽(yáng) 455004)

0 引言

煙草公司在具體生產(chǎn)環(huán)節(jié),需要進(jìn)行定量、定時(shí)下料,具體在相關(guān)容器之中,每隔4 個(gè)小時(shí),就會(huì)增三乙基鋁物料活化劑,容量為2～2.1 L。 傳統(tǒng)采用的是人工模式,在具體生產(chǎn)之際,往往出現(xiàn)忘記加料,或者不能準(zhǔn)點(diǎn)加料,進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)有所下降。 立足于PLC的自動(dòng)加料系統(tǒng),就能對(duì)上述局限性進(jìn)行很好解決,能夠兼具自動(dòng)、手工加料功能。 使用者只需要對(duì)加料時(shí)間間隔、每次加料量多少進(jìn)行設(shè)定,就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加料。 該系統(tǒng)通過具體調(diào)試,獲得較佳效果,證實(shí)該方法對(duì)物料能夠自動(dòng)化增添,因此本項(xiàng)技術(shù)也有較佳的參考價(jià)值。

1 國(guó)內(nèi)外煙草物料自動(dòng)加料系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)

自動(dòng)加料系統(tǒng)如今在食品、化工、建材、冶金等諸多行業(yè)獲得頗為廣泛運(yùn)用。 近些年,在PLC、計(jì)算機(jī)技術(shù)持續(xù)發(fā)展下,海內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)持續(xù)完善,這使得該自動(dòng)系統(tǒng)方案也持續(xù)得到改善。 特別是近些年,PLC技術(shù)獲得了巨大發(fā)展,這也推動(dòng)了工控技術(shù)的發(fā)展,其功能也在日益豐富,實(shí)現(xiàn)模擬與數(shù)字邏輯控制。 而且其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展,從早先的單體裝置控制,進(jìn)一步發(fā)展為過程、系統(tǒng)集成控制等[1]。

現(xiàn)場(chǎng)總線能將控制中心、系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備形成一個(gè)系統(tǒng),并能支持智能、數(shù)字化、分散性、多站式通信,對(duì)傳統(tǒng)模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了創(chuàng)新,能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化控制。 雖然集散控制(簡(jiǎn)稱“DCS”),解決對(duì)模擬控制系統(tǒng)中的精度較低問題,使得系統(tǒng)的抗干擾能力顯著增強(qiáng),同時(shí)還能支持分布式控制,因此在可靠性方面也有了顯著提升,控制能力也獲得了顯著增長(zhǎng)。 然而,這種技術(shù)對(duì)控制器有著較高性能要求,不僅需要較高的處理能力,而且還需要頗高的可靠性[2]。 以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的加料控制系統(tǒng),其整體精度較高,而且還有頗快的速度,能夠最大限度減少數(shù)據(jù)抗干擾性等。 這種控制技術(shù)已經(jīng)成為今后重要的自動(dòng)化控制方向[3]。

2 自動(dòng)定量給料系統(tǒng)介紹與系統(tǒng)控制原理分析

2.1 自動(dòng)定量給料系統(tǒng)介紹

煙草自動(dòng)加料系統(tǒng)在煙絲生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要作用,加料的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性將會(huì)對(duì)最終產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)顯著影響。 該加料系統(tǒng)若是沒有較高的匹配精度,就會(huì)使得煙葉料液產(chǎn)生較大偏差,很難滿足工藝要求,在相互滲透之后很難對(duì)糖料進(jìn)行均勻化吸收,進(jìn)而導(dǎo)致在吸食相同品牌香煙時(shí),就會(huì)產(chǎn)生差異性口味與香氣,進(jìn)而影響到產(chǎn)品的品牌效應(yīng),還會(huì)使得外表出現(xiàn)異狀、黃斑等,使得卷煙的吸味與外觀受到顯著影響。 通過自動(dòng)化系統(tǒng),使得粉體在配料時(shí)能夠做到高精度,能夠按照標(biāo)準(zhǔn)的配方進(jìn)行混合[4-6]。

料箱內(nèi)部存儲(chǔ)的為不同種類、需要進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量的粉末物料,計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)化按照粉末配方的動(dòng)態(tài)要求,對(duì)下料行走小車進(jìn)行自動(dòng)化控制,從而將其準(zhǔn)確運(yùn)行至配方所對(duì)應(yīng)原料儲(chǔ)料箱,接著將出料口密封蓋進(jìn)行打開,于是借助于步進(jìn)電機(jī),就能對(duì)粉料輸送系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),將儲(chǔ)料箱中的粉末進(jìn)行輸出。 當(dāng)下料完成之后,就要對(duì)密封蓋進(jìn)行閉合,隨后運(yùn)行至接下來(lái)的原料箱下端,并完成第二種原料下料工作,直至完成配方下料。 隨后系統(tǒng)進(jìn)入到延時(shí)狀態(tài),在4 小時(shí)之后,再進(jìn)行新一輪自動(dòng)化下料。

2.2 煙草物料自動(dòng)加料系統(tǒng)控制原理

2.2.1 煙草物料自動(dòng)加料系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

由于該自動(dòng)化系統(tǒng)在較為惡劣的環(huán)境下運(yùn)行,其控制需要具有較高的精準(zhǔn)性與可靠性,整體要求較為嚴(yán)格。在此環(huán)境下傳統(tǒng)接觸器-繼電器的控制,其可靠性整體較差,而且維護(hù)成本高,難度也較高等。 為了對(duì)這種傳統(tǒng)控制技術(shù)局限性進(jìn)行有效改變,本文提出了以PLC 為基礎(chǔ)的自動(dòng)化下料系統(tǒng),對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)進(jìn)行綜合,以及分析性價(jià)比等要素,本次遴選的PLC 芯片型號(hào)為FX3U-16MRES-A,這是由三菱公司所生產(chǎn),它完全可以滿足本次自動(dòng)控制要求,而且還不需要相應(yīng)的擴(kuò)展模塊。 這款PLC的IO 點(diǎn)分別為8 個(gè),以這種芯片為基礎(chǔ)的自控系統(tǒng),有著較高精準(zhǔn)性,而且維護(hù)較為簡(jiǎn)單,成本低等,因此可以很好滿足相應(yīng)企業(yè)的高質(zhì)量生產(chǎn)需求。

2.2.2 煙草物料自動(dòng)加料系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)煙草物料自動(dòng)下料系統(tǒng)要求,用PLC 控制的自動(dòng)加料催化劑控制系統(tǒng)的梯形圖如圖1 所示。

圖1 自動(dòng)下料催化劑系統(tǒng)控制梯形

按照本次控制的要求,通過PLC 技術(shù)進(jìn)行控制,能夠?qū)ξ锪洗呋瘎┻M(jìn)行自動(dòng)化加料。 其實(shí)現(xiàn)機(jī)制為:在觸發(fā)SB1 操作鈕后,X0、M0 這兩個(gè)線圈分別被通電,于是相應(yīng)T0 定時(shí)器、Y0 線圈得到連通,進(jìn)而和YV1 電磁閥進(jìn)行連通,使得該催化劑在漏斗之下進(jìn)行下放,然后利用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,當(dāng)下放時(shí)間為3.5 秒,此時(shí)下料量正好處于設(shè)定量,而且誤差控制不超過3.0%。 因此能滿足本次要求[7]。 在T0 線圈延時(shí)結(jié)束之后,需要將YV1斷開,不再下料。 接著對(duì)T1 定時(shí)器進(jìn)行連通,此時(shí)延時(shí)24 分鐘,此時(shí)C0 計(jì)算器,需要完成1 個(gè)計(jì)數(shù),此定時(shí)器在斷開后,就能是相應(yīng)線圈進(jìn)行斷電,進(jìn)而使之開展新一輪計(jì)時(shí),通過這種循環(huán),當(dāng)計(jì)數(shù)器完成10 次循環(huán),也就是240 分鐘,此時(shí),C0 就會(huì)觸發(fā)動(dòng)作,使得T0 線圈進(jìn)行復(fù)位,進(jìn)入到第二輪的下料工作。 若是對(duì)SB2 操作鈕進(jìn)行關(guān)閉,那么上述諸多動(dòng)作都會(huì)停止。

在觸發(fā)操作鈕SB3 時(shí),此時(shí)X2 線圈就會(huì)被連接,隨后Y1 和M1 兩個(gè)線圈連電,于是YV2 電磁閥就會(huì)被連通打開,于是該煙草物料就會(huì)轉(zhuǎn)入至漏斗之中,在其物料位達(dá)到設(shè)定,就可以對(duì)繼電器K 進(jìn)行打開,使得X3 線圈連電,隨后,M2、T2 線圈通電。 對(duì)于T2 來(lái)說(shuō),就是在YV3 被觸發(fā)后,對(duì)應(yīng)物料就會(huì)倒入至容器,隨后X3 就會(huì)斷開,在此物料周期中,就不可再次連通M2。隨后,將Y1 斷開,相應(yīng)YV2 也會(huì)被斷開,此時(shí)物料不能進(jìn)入到漏斗。 當(dāng)Y1 不再連電后,就需要對(duì)T3 進(jìn)行自動(dòng)接通,接著將其進(jìn)行24 分鐘延時(shí),在一輪演示結(jié)束后,C1 計(jì)數(shù)器進(jìn)行增1,直至10,達(dá)到了4 小時(shí),完成Y1 線圈連通,隨后進(jìn)入到新一輪的加料動(dòng)作,同時(shí)C1計(jì)數(shù)器需要被復(fù)位,為后續(xù)延時(shí)等待提供支持。 當(dāng)觸發(fā)SB2 操作鈕時(shí),該系統(tǒng)就不再進(jìn)行動(dòng)作。

2.2.3 系統(tǒng)工作時(shí)序圖

自動(dòng)加料催化劑系統(tǒng)時(shí)序如圖2 所示。

圖2 自動(dòng)加物料系統(tǒng)的時(shí)序

當(dāng)按下SB1 啟動(dòng)按鈕時(shí),煙草物料催化劑下料電磁閥YV1 通電,下放時(shí)間為3.5 秒,系統(tǒng)等待時(shí)間為4個(gè)小時(shí);當(dāng)按下SB2 停止按鈕時(shí),YV1 電磁閥立即關(guān)閉,之后則會(huì)立即停止下料。 自動(dòng)加物料系統(tǒng)的時(shí)序如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)加物料系統(tǒng)的時(shí)序

當(dāng)按下SB3 啟動(dòng)按鈕時(shí),下料電磁閥YV2 通電,當(dāng)液位傳感器K 接通后電磁閥YV2 立即斷電,系統(tǒng)等待時(shí)間為4 個(gè)小時(shí),電磁閥YV3 通電10 秒;當(dāng)按下停止按鈕SB2 時(shí),YV3 與電磁閥YV2 兩者同時(shí)關(guān)閉,之后會(huì)立即停止下料。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)煙草公司物料自動(dòng)下料問題,面對(duì)其有關(guān)定時(shí)定量的下料操作,傳統(tǒng)的方式大多為人工模式,整體缺乏自動(dòng)化水平。 為了提升其生產(chǎn)效率,保障產(chǎn)品品質(zhì),需要對(duì)傳統(tǒng)的電氣設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造,要對(duì)傳統(tǒng)的問題進(jìn)行分析,并綜合元器件選型、電氣控制方案、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等諸多要素,從而對(duì)該自動(dòng)下料系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)。 自該項(xiàng)目投入應(yīng)用之后,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)控制線路,提升了工作效率。 應(yīng)用該技術(shù)對(duì)煙草公司物料系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新之后,此系統(tǒng)到目前為止從未發(fā)生過故障,有較高的穩(wěn)定性,受到工作過人員的一致好評(píng)。