魯云強(qiáng) ，楊 剛

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

0 引言

目前，卷煙產(chǎn)品市場競爭越來越激烈，消費(fèi)者對(duì)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)工業(yè)企業(yè)的制絲生產(chǎn)線中的超回松散和潤葉加料工序都屬于制絲生產(chǎn)的關(guān)鍵過程。其中，超回松散工序的任務(wù)是適當(dāng)提高片煙的含水率和溫度，提高片煙的耐加工性，同時(shí)減輕片煙的雜氣及刺激性；而潤葉加料工序則是將特制的香糖料均勻地施加到片煙上，以改善其感官特性和物理性能[1]。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，按照《卷煙工藝規(guī)范》以及玉溪卷煙廠相關(guān)工藝質(zhì)量管理要求，在超回松散和潤葉加料工序，當(dāng)更換牌號(hào)生產(chǎn)或者同牌號(hào)連續(xù)生產(chǎn)6 批之后需要清洗滾筒[1]，由清洗所產(chǎn)生的廢料、污物等則是從滾筒出口振槽位置的排料口（即振槽活門）排出，然而該排料口目前是由手動(dòng)裝置來控制它的開閉狀況，這就存在著清洗結(jié)束后忘記關(guān)閉排料口接著繼續(xù)生產(chǎn)而導(dǎo)致物料放空及堵料的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響加水量的PID 控制和出口水分控制，產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。而通過本研究所論述的控制方式優(yōu)化可以完美實(shí)現(xiàn)滾筒出口位置排料口的自動(dòng)控制，且便于操作員監(jiān)控查看，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)，還能夠減輕工作人員的工作壓力。

1 存在問題分析

以玉溪卷煙廠為例，該廠1 t 線制絲車間生產(chǎn)線依據(jù)工藝質(zhì)量管理要求，針對(duì)超回松散以及潤葉加料兩個(gè)工序，當(dāng)更換牌號(hào)生產(chǎn)或者同牌號(hào)連續(xù)生產(chǎn)6 批之后需要清洗滾筒，而由清洗所產(chǎn)生的廢料、污物等是從滾筒出口振槽位置的排料口（即振槽活門）排出。目前是通過手動(dòng)控制氣動(dòng)開關(guān)來打開排料板，進(jìn)而排出廢料或清洗滾筒污物的，在此期間如果更換牌號(hào)較為頻繁可能忘關(guān)閉排料板就開始生產(chǎn)，如此一來會(huì)使片煙物料直接從排料板落下排出，而位于排料板后方的水分檢測儀無法與片煙物料接觸，導(dǎo)致水分檢測儀數(shù)據(jù)持續(xù)為0，由此又將此錯(cuò)誤的水分信息反饋至PID 加水量中，造成加水量的持續(xù)異常增高，由此導(dǎo)致片煙物料的實(shí)際含水率偏高甚至超出工藝標(biāo)準(zhǔn)的范圍，從而造成質(zhì)量問題。

當(dāng)前超回松散和潤葉加料兩工序滾筒出口排料板的實(shí)物狀況如圖1 所示。

隨后研究小組總結(jié)歸納了滾筒出口排料板目前所存在的問題：

1）排料板活門控制為手動(dòng)控制，開啟和關(guān)閉都需由手動(dòng)控制，正式生產(chǎn)時(shí)容易出現(xiàn)忘關(guān)的情況，不具備防差錯(cuò)功能。

2）上位機(jī)界面中沒有相應(yīng)排料板活門狀態(tài)的信息顯示，只能觀察實(shí)物才能知曉具體信息。

3）滾筒出口水分檢測儀位于排料板活門后方，當(dāng)忘記關(guān)閉排料板活門時(shí)，造成片煙物料從活門位置直接排出而未經(jīng)過水分檢測儀，從而對(duì)出口水分的控制產(chǎn)生嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量及過程控制能力。

圖1 當(dāng)前滾筒出口排料板的實(shí)物狀況

2 排料板控制優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)及實(shí)施

2.1 排料板控制優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思

以文章第一部分“存在問題分析”中所歸納總結(jié)的3 個(gè)問題為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)思，特設(shè)計(jì)了全新的控制思路[2]，即從以前的“通過手動(dòng)控制氣動(dòng)開關(guān)的手動(dòng)模式”優(yōu)化改進(jìn)為“自動(dòng)控制”，而相關(guān)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)思路如下。

1）采用新的電氣控制方法，摒棄原有的手動(dòng)控制閥裝置，以壓縮空氣管路作為動(dòng)力源，而用支架、二位五通電磁閥等部件作為替代，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

2）在實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，利用博圖軟件開發(fā)PLC 控制程序，將生產(chǎn)信號(hào)寫入相關(guān)程序之中，以此實(shí)現(xiàn)批次開始時(shí)排料板活門能夠自動(dòng)關(guān)閉。

3）在相關(guān)程序開發(fā)編寫完成后，依托WINCC 軟件優(yōu)化上位機(jī)界面，使得上位機(jī)界面中能夠直觀地顯示排料板活門的開閉狀態(tài)，優(yōu)化改造完成后的裝置如圖2所示。

2.2 控制程序及上位機(jī)界面的開發(fā)

研究小組通過查閱相關(guān)資料[3]并結(jié)合制絲設(shè)備的實(shí)際情況[4]，對(duì)控制程序做出如下定義的開發(fā)。

1）定義排料板活門關(guān)閉狀態(tài)為狀態(tài)1、而開啟狀態(tài)則為狀態(tài)2。之后當(dāng)工序點(diǎn)做好生產(chǎn)準(zhǔn)備，生產(chǎn)批次已確認(rèn)開始后，將給出信號(hào)值，而當(dāng)設(shè)定的程序接收后，將自動(dòng)檢測排料板活門是否位于狀態(tài)1，若反饋結(jié)果為是，則程序運(yùn)行結(jié)束；而若反饋結(jié)果為否，則將通過氣動(dòng)裝置關(guān)閉排料板活門，使其從狀態(tài)2 轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)1，之后程序結(jié)束[5]。

2）依托WINCC 軟件，將所定義的排料板活門狀態(tài)與上位機(jī)界面進(jìn)行串聯(lián)，當(dāng)檢測到狀態(tài)2 時(shí)，在上位機(jī)界面中即刻顯示為“活門打開”，以此作為防差錯(cuò)措施更直觀有效。

圖2 優(yōu)化改進(jìn)后的裝置圖（上）和優(yōu)化后的上位機(jī)界面顯示圖（下）

3 實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 優(yōu)化改進(jìn)后的實(shí)際效果

按照上述方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并在2021 年6—12月為期6 個(gè)月的效果追蹤期內(nèi)，對(duì)超回松散以及潤葉加料兩個(gè)工序點(diǎn)的滾筒出口排料板的情況進(jìn)行了收集并整理，將這6 個(gè)月內(nèi)所出現(xiàn)的包括上位機(jī)界面狀態(tài)顯示異常、排料板活門開閉狀態(tài)異常、片煙物料放空等在內(nèi)的異常情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)歸納，發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化改進(jìn)后，就從未出現(xiàn)過因排料板活門開啟而導(dǎo)致的片煙物料放空等異常情況，且整個(gè)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了最初的設(shè)想，取得了較好的改進(jìn)效果。

3.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

本次改造的效益為隱性效益，目的是消除在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)忘記關(guān)閉滾筒出口排料板，導(dǎo)致出口水分儀無法檢測到水分值，進(jìn)而造成出口水分PID 控制及加水PID 控制算法不準(zhǔn)確，加水量預(yù)測及控制波動(dòng)大，非穩(wěn)態(tài)占比高[6]，導(dǎo)致批次鑒定為嚴(yán)重質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量事故的情況。改進(jìn)思路：將手動(dòng)控制排料板活門的開關(guān)改進(jìn)優(yōu)化為自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)雙重防差錯(cuò)的作用，保證工序段生產(chǎn)物料質(zhì)量工藝特性的穩(wěn)定[7]，避免生產(chǎn)過程中由于排料板的異常問題而造成批次鑒定不合格的情況，降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和現(xiàn)場管理的難度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量[8]。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)通過對(duì)滾筒出口排料板活門控制方式的優(yōu)化改進(jìn)，解決了在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，體現(xiàn)了“小實(shí)活新”的特點(diǎn)，消除了在工序生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的質(zhì)量隱患，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了防差錯(cuò)的雙重保障，提高了工作效率，加強(qiáng)了操作人員和修理人員利用精益思想發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題的能力，同時(shí)降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度[9]。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不僅提升了自動(dòng)化應(yīng)用程度，還保證了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了現(xiàn)場的視覺形象[10]，在煙草行業(yè)制絲復(fù)烤生產(chǎn)線上和類似運(yùn)用活門控制的裝置上具有較大的推廣價(jià)值。