傅雍興

摘 要：隨著煙草企業(yè)卷煙設(shè)備自動(dòng)化水平的不斷提高，卷煙設(shè)備對相應(yīng)風(fēng)力送絲系統(tǒng)的智能化要求也越來越高。因近10年以來，在卷煙設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)更新的同時(shí)相應(yīng)的風(fēng)力送絲系統(tǒng)并沒有實(shí)現(xiàn)其功能優(yōu)化，造成了在生產(chǎn)運(yùn)行中的諸多問題。目前，為了實(shí)現(xiàn)煙絲地供應(yīng)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的穩(wěn)定性，決定對風(fēng)力送絲系統(tǒng)的供絲方式、煙絲均勻化及降低造碎率、煙絲流量的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)、風(fēng)力送絲系統(tǒng)監(jiān)控界面等各個(gè)方面進(jìn)行智能化改造。在風(fēng)力送絲系統(tǒng)順利改造完成后，已經(jīng)能夠完全保證卷煙設(shè)備對煙絲的穩(wěn)定性需求，再次說明了煙草企業(yè)的穩(wěn)定、高效、智能及節(jié)能發(fā)展需要科學(xué)技術(shù)的大膽創(chuàng)新和所有從業(yè)技術(shù)人員的不斷總結(jié)與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：煙草發(fā)展；智能化；科技創(chuàng)新；節(jié)能降耗；實(shí)時(shí)性

引言

在目前煙草企業(yè)的生產(chǎn)過程中，為了生產(chǎn)出高產(chǎn)量、高質(zhì)量的成品卷煙，相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性已經(jīng)排在了首要的位置。針對這一情況，發(fā)現(xiàn)在煙絲供應(yīng)給卷煙設(shè)備這一環(huán)節(jié)中已經(jīng)無法達(dá)到上述要求，我們相關(guān)技術(shù)人員決定對整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行全方位的智能化改造，已期望實(shí)現(xiàn)在卷煙生產(chǎn)過程中的高效與穩(wěn)定。以下，將具體闡述風(fēng)力送絲系統(tǒng)四大方面存在的問題及如何對問題做出地改造及最終達(dá)到的效果。

1 供絲方式的改變

首先，簡要介紹一下改造前的供絲方式。在改造前，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的供絲流程是煙絲通過儲絲倉下落到正在運(yùn)行的進(jìn)料皮帶電機(jī)皮帶上，然后經(jīng)過進(jìn)料皮帶電機(jī)將煙絲傳送到喂料皮帶小車的皮帶上，最后根據(jù)卷煙設(shè)備的需求喂料皮帶小車在軌道上作水平左右定速移動(dòng)，通過喂料小車上的皮帶將煙絲分別送入煙絲旋鼓，再通過負(fù)壓管道將煙絲旋鼓中的煙絲送到卷煙設(shè)備上。

結(jié)合平時(shí)的使用情況及客觀分析，我們發(fā)現(xiàn)了兩大問題：

（1）過程繁瑣，增加了設(shè)備運(yùn)行的故障率，降低了運(yùn)行穩(wěn)定性。

據(jù)計(jì)算，從煙絲進(jìn)入儲絲倉到煙絲最后送達(dá)卷煙設(shè)備，一共是5個(gè)步驟。在這5個(gè)步驟中，有兩個(gè)突出問題：

a.由于在煙絲的輸送過程中整個(gè)環(huán)境煙塵很大，喂料皮帶小車的運(yùn)行軌道上長期積壓煙塵粉末，導(dǎo)致小車在水平運(yùn)行中時(shí)常出現(xiàn)顛簸甚至停車的情況，需要人工及時(shí)清理軌道上的煙塵粉末。

b.由于喂料皮帶小車在軌道上頻繁作水平左右運(yùn)動(dòng)，小車皮帶電機(jī)的電源線也會被頻繁折疊，導(dǎo)致電源線的短路情況時(shí)常發(fā)生。

（2）電機(jī)及電子檢測數(shù)量很多，增加了能源的消耗，增加了維修成本。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，以1臺供絲機(jī)組為單位（總計(jì)5臺），所使用的各類電機(jī)（進(jìn)料皮帶電機(jī)0.75kW、喂料小車電機(jī)1.1kW、喂料小車皮帶電機(jī)0.75kW、旋鼓電機(jī)0.37kW）在同時(shí)工作下的總功率P=4.08kW，整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)5臺機(jī)組，系統(tǒng)總功率P=20.4kW。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，以1臺供絲機(jī)組為單位（總計(jì)5臺），所使用的各類傳感器數(shù)量總計(jì)為22個(gè)（旋鼓通道安全開關(guān)4個(gè)、旋鼓負(fù)壓開關(guān)4個(gè)、高低料位檢測10個(gè)、喂料皮帶有料檢測1個(gè)、喂料小車定位檢測3個(gè)），整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)5臺機(jī)組，系統(tǒng)所用傳感器總計(jì)為110個(gè)。

針對上述兩大問題，我們著手對供絲方式做出了大的改變，將原來的供絲流程大大簡化，由5個(gè)步驟改為3個(gè)步驟，即通過儲絲倉后下落到進(jìn)料皮帶電機(jī)，再通過進(jìn)料皮帶電機(jī)將煙絲送到一個(gè)帶有旋盤的圓形料倉內(nèi)，最后由負(fù)壓管道將煙絲送到卷煙設(shè)備上。詳細(xì)的過程如下：

（1）簡化流程，省去了喂料皮帶小車。

如上所述，對供絲方式做出改變后就可以發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沒有了喂料皮帶小車送料這一環(huán)節(jié)，這樣就避免了小車在水平運(yùn)行中時(shí)常出現(xiàn)顛簸甚至停車的情況，也同時(shí)避免了因小車的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電源線短路情況發(fā)生。使煙絲在供應(yīng)的過程中更平穩(wěn)流程。

（2）大量減少電機(jī)及電子檢測數(shù)量。

在供絲流程簡化之后，據(jù)統(tǒng)計(jì)，以1臺供絲機(jī)組為單位（總計(jì)5臺），所使用的各類電機(jī)（平帶電機(jī)0.55kW、上錐盤電機(jī)0.55kW、下旋盤電機(jī)1.5kW）在同時(shí)工作下的總功率P=2.6kW，整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)5臺機(jī)組，系統(tǒng)總功率P=13kW。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，以1臺供絲機(jī)組為單位（總計(jì)5臺），所使用的各類傳感器數(shù)量總計(jì)為7個(gè)（旋鼓負(fù)壓開關(guān)4個(gè)、高低料位檢測2個(gè)、圓形料倉有料檢測1個(gè)），整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)5臺機(jī)組，系統(tǒng)所用傳感器總計(jì)為35個(gè)。

通過對供絲方式的改變，在煙絲的供應(yīng)流程中我們總結(jié)了兩個(gè)顯著效果：

（1）供絲流程的簡化（由5步減到3步），保障了煙絲在輸送過程中的流暢性，保障了供絲設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（2）電機(jī)及電子檢測數(shù)量的減少（系統(tǒng)總功率由P=20.4kW減到P=13kW、系統(tǒng)所用傳感器由110個(gè)減到35個(gè)）大幅降低了能源消耗，同時(shí)降低了維修成本。

2 煙絲均勻化的改進(jìn)及造碎率的降低

供應(yīng)的煙絲質(zhì)量直接決定著成品煙支的質(zhì)量，所以，在工藝要求中，提供的煙絲是否均勻、是否成型是非常重要的兩項(xiàng)指標(biāo)。在改造前，由于是通過喂料小車配合旋鼓的方式供應(yīng)煙絲，在長期的生產(chǎn)運(yùn)行中，我們發(fā)現(xiàn)了兩大問題，如下：

（1）煙絲的送料方式是直接由喂料皮帶小車的皮帶倒入各個(gè)有煙絲需求的旋鼓，再通過旋鼓上方的垂直負(fù)壓管道進(jìn)入到卷煙設(shè)備，在這個(gè)過程中有可能有還未來得及均勻松散的煙絲被直接吸入到負(fù)壓管道，將有可能直接造成負(fù)壓管道的堵塞，更進(jìn)一步影響到卷煙設(shè)備對煙絲的卷接及煙支成品的質(zhì)量。

（2）由于旋鼓是以逆時(shí)針的方式旋轉(zhuǎn)工作，進(jìn)入到鼓內(nèi)的煙絲在旋鼓電機(jī)（16個(gè)儲絲格）的帶動(dòng)下有可能被長時(shí)間的摩擦而沒有進(jìn)入到負(fù)壓管道內(nèi)，這樣，旋鼓內(nèi)的煙絲的造碎率將大幅提高。會對煙支成品的質(zhì)量造成極大影響。

針對上述兩大問題，我們做出了如下改造：

煙絲通過儲絲料倉下落到平料皮帶電機(jī)（相當(dāng)于原進(jìn)料皮帶電機(jī)）皮帶上，然后由平料皮帶電機(jī)將煙絲送入到一個(gè)圓形料倉內(nèi)，在料倉的內(nèi)部，有一個(gè)可調(diào)速雙聯(lián)盤（上旋盤為均分盤、下旋盤為分配盤），兩盤旋轉(zhuǎn)方向相反，這樣就能使進(jìn)入圓形料倉的煙絲被均勻的分散，而且也同時(shí)降低了煙絲被造碎的概率。

還有，在圓形料倉的倉門上裝有一個(gè)料位檢測，專門用于監(jiān)測料倉內(nèi)的料位高度，一旦料位高度達(dá)到光電檢測的范圍并持續(xù)10秒鐘，整個(gè)設(shè)備將停止工作，防止了供絲設(shè)備的損壞。

通過將原來旋鼓式的供絲方式改為目前圓形料倉可調(diào)速雙聯(lián)盤式的供絲方式后，我們發(fā)現(xiàn)進(jìn)入到料倉內(nèi)的煙絲被均勻地分散開來，在滿足了卷煙設(shè)備的要料信號后，料倉內(nèi)的可調(diào)速雙聯(lián)盤才開始工作，煙絲被吸入負(fù)壓管道內(nèi)，在沒有任何要料信號時(shí)可調(diào)速雙聯(lián)盤就停止工作。大幅降低了煙絲造碎率。

3 實(shí)現(xiàn)供絲流量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)

根據(jù)卷接設(shè)備的實(shí)時(shí)要料信號（負(fù)壓檢測信號ON/OFF）多少進(jìn)行煙絲流量的控制，以實(shí)現(xiàn)煙絲流量能夠滿足1臺卷煙機(jī)到4臺卷煙機(jī)同時(shí)工作的情況，是本次風(fēng)力送絲系統(tǒng)智能化改造的亮點(diǎn)與突破。在改造前，是沒有這一功能的，具體的實(shí)施情況闡述如下：

（1）為了能夠?qū)崿F(xiàn)對平料皮帶電機(jī)（P=0.55kW）速度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，在電機(jī)前端加裝一臺丹佛斯FC300變頻器，變頻器通過PROFINET協(xié)議網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與西門子300PLC實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。PLC對現(xiàn)場各項(xiàng)傳感器等檢測元件反饋的信號進(jìn)行綜合分析后就會通過PROFINET網(wǎng)絡(luò)給變頻器發(fā)出一個(gè)工作信號，變頻器根據(jù)PLC的命令輸出相應(yīng)的工作頻率（單位HZ），以實(shí)現(xiàn)對平料皮帶電機(jī)的調(diào)速功能。

（2）在平料皮帶電機(jī)的運(yùn)行過程中，具體是怎樣來實(shí)現(xiàn)不同速度的輸出及取決于什么信號呢？

其實(shí)，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備分析后發(fā)現(xiàn)，1臺風(fēng)力送絲設(shè)備（總計(jì)共5臺）要為4臺卷接機(jī)組提供煙絲，在每臺風(fēng)力送絲設(shè)備上就安裝有4個(gè)負(fù)壓管道，每個(gè)負(fù)壓管道上裝有一個(gè)負(fù)壓檢測，當(dāng)負(fù)壓管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓后，負(fù)壓開關(guān)的常開觸點(diǎn)（NO）將自動(dòng)閉合，PLC的ET200S子站將在第一時(shí)間收到負(fù)壓開關(guān)的數(shù)字信號。PLC計(jì)算后得出，負(fù)壓開關(guān)的信號個(gè)數(shù)一共有1、2、3和4這四種情況。根據(jù)這四種情況，我們相應(yīng)地設(shè)計(jì)出料皮帶電機(jī)與之對應(yīng)的四個(gè)運(yùn)行速度。在有1個(gè)負(fù)壓開關(guān)信號時(shí)變頻器輸出15HZ，在有2個(gè)負(fù)壓開關(guān)信號時(shí)變頻器輸出25HZ，在有3個(gè)負(fù)壓開關(guān)信號時(shí)變頻器輸出35HZ，在有4個(gè)負(fù)壓開關(guān)信號時(shí)變頻器輸出45HZ（頻率越高速度越快，不超過50HZ）。這樣PLC就會根據(jù)卷接機(jī)組的負(fù)壓開關(guān)信號數(shù)量（1、2、3、4）給現(xiàn)場的丹佛斯FC300變頻器發(fā)出輸出不同頻率（15HZ、25HZ、35HZ、45HZ）的命令。

通過采取現(xiàn)場負(fù)壓開關(guān)信號（ON/OFF）對平料皮帶電機(jī)實(shí)現(xiàn)速度控制，近而實(shí)現(xiàn)了煙絲供應(yīng)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，既能保證煙絲供應(yīng)的不間斷，又不會造成煙絲供應(yīng)的過量及浪費(fèi)。使煙絲的供應(yīng)環(huán)節(jié)向精細(xì)化邁出了重要的一步，也同時(shí)使整個(gè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)更加的智能化和自動(dòng)化。

4 設(shè)備報(bào)警系統(tǒng)的改善

風(fēng)力送絲的報(bào)警系統(tǒng)是否完善直接關(guān)系到風(fēng)力送絲系統(tǒng)運(yùn)行中的人身安全及設(shè)備安全。在設(shè)備出現(xiàn)故障后及時(shí)的通知值班人員前來查看，在有必要的情況下通知維修人員前來檢修，才能有效地保障生產(chǎn)工作的正常開展及避免設(shè)備造成不必要的損壞。在改造前，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的報(bào)警功能不完善，主要問題如下：

（1）現(xiàn)場的風(fēng)力送絲機(jī)（共5臺）電控箱門上沒有380V三相（A、B、C）交流電指示燈與24V直流電電源報(bào)警指示燈。

380V三相電源指示燈是電控柜門上必須要安裝的，它能夠起到直觀地提示三相電源的供電是否缺相，方便排查故障。24V直流電源指示燈也很有必要，因?yàn)榻尤氍F(xiàn)場電控柜內(nèi)的各類傳感器（光電檢測、負(fù)壓檢測、料位檢測）及帶PROFINET網(wǎng)絡(luò)接口的PLCET200S子站需要穩(wěn)定的24V直流電源，24V電源指示燈能夠很好地輔助電工排查故障。

（2）現(xiàn)場的總電控柜（編號FS-PD00）上沒有安裝聲光報(bào)警系統(tǒng)。

聲光配合的報(bào)警系統(tǒng)能夠有效地提示操作人員發(fā)現(xiàn)問題，這一點(diǎn)是以前忽略了的問題。因?yàn)樵诖烁脑熘?，在?jì)算機(jī)上，操作人員需要打開監(jiān)控界（IFIX系統(tǒng)）面才可以查看風(fēng)力送絲系統(tǒng)各項(xiàng)（網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等）報(bào)警信息，有一定的滯后性，不利于生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。

（3）現(xiàn)場的風(fēng)力送絲監(jiān)控界面上沒有報(bào)警信息歷史記錄。

報(bào)警信息的歷史記錄的缺失對于系統(tǒng)排查風(fēng)力送絲系統(tǒng)的設(shè)備問題非常不利，這樣不便于維修人員綜合分析風(fēng)力送絲系統(tǒng)存在過的問題，進(jìn)而更有效的解決問題，保障生產(chǎn)的順利開展。

針對設(shè)備報(bào)價(jià)系統(tǒng)的上述三大問題，我們做出了以下對應(yīng)的三項(xiàng)完善措施：

（1）在現(xiàn)場的風(fēng)力送絲機(jī)（共5臺）電控箱門上分別安裝380V三相（A、B、C）電源指示燈與24V直流電源指示燈。在正常情況下，380V三相指示燈處于常亮的狀態(tài)（黃、綠、紅），非正常情況下，至少有一相指示燈熄滅。24V直流電源指示燈在正常情況下指示燈常亮（白色），非正常情況下，熄滅。

（2）在現(xiàn)場的總電控柜（編號FS-PD00）上安裝一個(gè)蜂鳴器與報(bào)警燈合一的組合燈座，一旦在設(shè)備出現(xiàn)故障后，PLC向蜂鳴器與報(bào)警燈發(fā)出信號，蜂鳴器鳴叫，報(bào)警燈閃爍。提示現(xiàn)場的操作人員設(shè)備出現(xiàn)異常，需要及時(shí)處理。

（3）在現(xiàn)場的風(fēng)力送絲監(jiān)控界（IFIX系統(tǒng)）面上增加一項(xiàng)名為“報(bào)警歷史”的菜單，這樣，我們的維修人員可以在需要的時(shí)候查看報(bào)警信息，也為設(shè)備的后期維護(hù)保養(yǎng)工作提供堅(jiān)實(shí)有利的保障。

通過對風(fēng)力送絲系統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步完善，首先，使風(fēng)力送絲系統(tǒng)的故障信息及時(shí)地反饋給操作人員，避免了信息的滯后問題，不至于對生產(chǎn)的過程產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響。其次，為維修人員排查系統(tǒng)故障提供了有力的幫助與提示，對于系統(tǒng)問題的確定指明了方向。最后，對“報(bào)警歷史”模塊的補(bǔ)充更好地完善了問題收集工作，使我們在風(fēng)力送絲的過程中能夠更準(zhǔn)確、更豐富、更全面地把握風(fēng)力送絲系統(tǒng)的所有問題，為風(fēng)力送絲系統(tǒng)的良性運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

隨著對卷煙制造工業(yè)的生產(chǎn)卷煙質(zhì)量及產(chǎn)量的要求不斷提高，引進(jìn)最新的科學(xué)技術(shù)來保障生產(chǎn)的良好運(yùn)行已經(jīng)成為新常態(tài)。在這樣的形勢下，對工作在車間一線技術(shù)人員的職業(yè)水平提出了更高的要求。不斷地學(xué)習(xí)最新的理論知識并在生產(chǎn)實(shí)踐中積極地思考、總結(jié)和創(chuàng)新，才能確保技術(shù)人員的職業(yè)能力永遠(yuǎn)保持在一個(gè)較高的水準(zhǔn)。中國煙草制造業(yè)向人工智能化發(fā)展已成為必然趨勢，將我們的努力實(shí)踐與科技創(chuàng)新更好地結(jié)合起來，必然能夠使中國煙草邁向更高的臺階，使中國制造業(yè)擁有更燦爛的明天。

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