廖和明 陳實(shí) 魯潤(rùn)淵 陳文先 尹中尉

摘要：貯絲柜物料快出完時(shí)需要人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行換柜操作，人工換柜具有不穩(wěn)定性，接柜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致下上批次重合時(shí)間長(zhǎng)，從而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷追溯的精準(zhǔn)性有較大影響；接柜時(shí)間過(guò)短，會(huì)因啟動(dòng)滯后，換柜不及時(shí)從而導(dǎo)致卷接車(chē)間機(jī)臺(tái)煙絲斷流。鑒于此，研制了換柜自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)卷接機(jī)數(shù)量、尾料階段貯柜物料剩余百分比等設(shè)定換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯柜物料實(shí)際剩余百分比小于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，利用聲光報(bào)警和監(jiān)控界面報(bào)警提醒操作人員換柜。實(shí)際應(yīng)用效果表明，該換柜自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用后，接柜時(shí)間均小于30 min，無(wú)煙絲脫節(jié)現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：送絲系統(tǒng)；卷接機(jī)臺(tái)數(shù)；貯柜剩余百分比；接柜提醒

中圖分類號(hào)：TS43? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）10-0083-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.10.023

0? ? 引言

如圖1所示，制絲車(chē)間在對(duì)卷接車(chē)間輸送煙絲過(guò)程中，同一牌號(hào)煙絲通過(guò)貯絲柜被送至送絲振盤(pán)，最終通過(guò)風(fēng)力送絲至卷接車(chē)間。當(dāng)一個(gè)貯絲柜中的煙絲將要耗盡時(shí)，需要及時(shí)銜接下一貯絲柜的煙絲，以保證煙絲供應(yīng)的持續(xù)性。同一振盤(pán)上下批次同時(shí)出柜的時(shí)間段稱為“接柜時(shí)間”，接柜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致接柜混批時(shí)間長(zhǎng)，從而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量缺陷追溯的精準(zhǔn)性產(chǎn)生較大影響；接柜時(shí)間過(guò)短，會(huì)因啟動(dòng)滯后，換柜不及時(shí)而導(dǎo)致卷接車(chē)間機(jī)臺(tái)煙絲斷流。

目前，貴州中煙各卷煙廠均為柜式貯絲模式，在柜式貯絲方式下，隨著貯絲時(shí)間的增加，煙絲結(jié)構(gòu)變化明顯，整絲率、長(zhǎng)絲率降低，中絲率、短絲率、碎絲率增加，煙絲含水率也呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)[1]，因此接換柜的及時(shí)性也能一定程度上保證煙絲品質(zhì)。重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司涪陵卷煙廠通過(guò)引入DRC電子電機(jī)系統(tǒng)，解決了供絲不連續(xù)的問(wèn)題[2]。廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司廣州卷煙廠借助網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、LED顯示屏及其他一些輔助設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)制絲車(chē)間貯柜可視化管理，以此提升企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理水平，改善現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，可用于預(yù)防和消除生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患和資源浪費(fèi)[3]，也可一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)貯絲柜煙絲量的可視化監(jiān)管。柜式貯絲模式是目前國(guó)內(nèi)卷煙工藝常用的貯絲模式，柜式貯絲所涉及的換柜問(wèn)題也是各卷煙廠普遍面臨的重點(diǎn)問(wèn)題，亟需解決。

1? ? 問(wèn)題描述

車(chē)間貯絲房現(xiàn)有16個(gè)貯絲柜、5個(gè)送絲振盤(pán)，每個(gè)振盤(pán)對(duì)應(yīng)2～4個(gè)貯絲柜，批次結(jié)束時(shí)需要貯絲房操作工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工接柜操作，以保障供絲連續(xù)。人工接柜不確定性大，導(dǎo)致質(zhì)量波動(dòng)問(wèn)題發(fā)生的可能性也會(huì)增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年12月5日—14日生產(chǎn)牌號(hào)A的30個(gè)批次接柜時(shí)間，平均值為57.2 min，最小值為-3 min，最大值為228 min，極差231 min，離散程度極大，如圖2所示。2019年10月—12月，卷包車(chē)間卷接機(jī)臺(tái)煙絲斷流8起，其中因一車(chē)間貯絲房操作工換柜不及時(shí)導(dǎo)致的有3起，占卷接機(jī)臺(tái)煙絲斷流的37.5%，影響后工序生產(chǎn)連續(xù)性。

2? ? 貯柜換柜自動(dòng)提醒實(shí)現(xiàn)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1? ? 調(diào)整貯絲柜激光測(cè)距儀遠(yuǎn)近端距離

貯絲柜激光測(cè)距儀是控制布料大車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)距離的主要設(shè)備，貯絲柜往復(fù)運(yùn)動(dòng)的不一致可能會(huì)導(dǎo)致每組貯絲柜之間的布料情況不一致，從而出現(xiàn)貯柜物料首端與撥輥間距差距較大的情況，這也是影響接柜穩(wěn)定性以及接柜時(shí)間長(zhǎng)短的因素之一。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看，16組貯絲柜物料首端與撥輥間距以及貯絲柜布料情況存在較大差異，其中6號(hào)柜布料情況最為均勻合理，貯柜物料首端與撥輥間距適當(dāng)，為40 cm。以6號(hào)柜為參照，調(diào)整其他貯絲柜激光測(cè)距儀遠(yuǎn)近端參數(shù)，實(shí)現(xiàn)布料情況與6號(hào)柜一致。調(diào)整前后參數(shù)如表1所示。

2.2? ? 研發(fā)并新增換柜自動(dòng)提醒功能

人工憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)貯絲柜內(nèi)煙絲存量以及卷接機(jī)臺(tái)煙絲消耗速率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此及時(shí)進(jìn)行換柜操作，難免會(huì)存在較大誤差。通過(guò)研究新增換柜自動(dòng)提醒功能，可以極大地控制此類差錯(cuò)，從而提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性。將自動(dòng)提醒的判定條件設(shè)定為：貯絲柜內(nèi)煙絲實(shí)際剩余百分比（X）≤人工給定的預(yù)設(shè)值（Y）時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)提醒人工進(jìn)行換柜。

2.2.1? ? 貯絲柜內(nèi)煙絲實(shí)際剩余百分比（X）的獲取

實(shí)際剩余百分比=（煙絲在貯絲柜內(nèi)所需運(yùn)行的總行程-實(shí)際行程）/煙絲在貯絲柜內(nèi)所需運(yùn)行的總行程。如圖3所示，在貯絲柜傳動(dòng)輥上的花狀輪盤(pán)處加裝光電傳感器，光電傳感器每檢測(cè)到一個(gè)金屬塊后，便向處理單元發(fā)送一個(gè)脈沖，花狀輪盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈便會(huì)接收到12次脈沖信號(hào)，將供絲開(kāi)始接收到的脈沖次數(shù)作為實(shí)際脈沖值。當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲全部輸送完成后，所接收到的總脈沖次數(shù)為預(yù)設(shè)脈沖值，此時(shí)可以將總行程與實(shí)際行程的差值替換為預(yù)設(shè)脈沖值與實(shí)際脈沖值的差值，總行程替換為預(yù)設(shè)脈沖值。貯絲柜內(nèi)煙絲實(shí)際剩余百分比就可以通過(guò)接收的脈沖次數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即實(shí)際剩余百分比=（預(yù)設(shè)脈沖值-實(shí)際脈沖值）/預(yù)設(shè)脈沖值。

2.2.2? ? 換柜預(yù)設(shè)值（Y）的獲取

換柜預(yù)設(shè)值的設(shè)定，是人工給出的判定比較條件值，即貯絲柜在生產(chǎn)輸送煙絲條件下，應(yīng)當(dāng)對(duì)該貯絲柜進(jìn)行接換柜操作的煙絲剩余量百分比值，因此其與卷接機(jī)數(shù)量、單臺(tái)卷接機(jī)緩存煙絲量以及貯絲柜滿載存料量有關(guān)。預(yù)設(shè)值的大小與生產(chǎn)中卷接機(jī)的數(shù)量成正比，卷接機(jī)的數(shù)量越多則消耗煙絲的速度越快，此時(shí)需要為卷接機(jī)預(yù)留足夠的煙絲，即需要預(yù)設(shè)值較大，以保證報(bào)警到換柜完成的時(shí)間段內(nèi)卷接機(jī)不會(huì)斷料。

煙絲輸送過(guò)程是通過(guò)送絲風(fēng)管連接卷接機(jī)臺(tái)與送絲振盤(pán)，送絲振盤(pán)連接貯絲柜。煙絲在負(fù)壓作用下通過(guò)送絲風(fēng)管從送絲振盤(pán)輸送至卷接機(jī)臺(tái)。通過(guò)在送絲風(fēng)管上加裝負(fù)壓傳感器，從而實(shí)時(shí)判斷卷接機(jī)臺(tái)是否在運(yùn)轉(zhuǎn)。即當(dāng)實(shí)際壓力值大于預(yù)設(shè)壓力值，判定為卷接機(jī)臺(tái)在運(yùn)行，但由于送絲過(guò)程并不是連續(xù)不斷的，當(dāng)卷接機(jī)臺(tái)緩存煙絲量足夠時(shí)，負(fù)壓會(huì)暫時(shí)停止，緩存煙絲量不足時(shí)，負(fù)壓會(huì)升高，送絲風(fēng)管繼續(xù)送絲。通過(guò)卷接機(jī)緩存煙絲量以及卷接機(jī)臺(tái)的生產(chǎn)速度對(duì)機(jī)臺(tái)是否生產(chǎn)的判定需增加預(yù)設(shè)時(shí)間，在負(fù)壓間斷時(shí)間未超過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間或負(fù)壓實(shí)際壓力值大于預(yù)設(shè)壓力值條件下，均判定認(rèn)為該臺(tái)卷接機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)處于運(yùn)行狀態(tài)下卷接機(jī)的數(shù)量，從而得到生產(chǎn)中的卷接機(jī)數(shù)量。

換柜預(yù)設(shè)值Y的計(jì)算公式：Y=A+BDE/C。其中Y為預(yù)設(shè)值，A為尾料階段剩余百分比，B為修正系數(shù)，C為供料貯絲柜的滿載存料量，D為貯絲量調(diào)校值，E為與貯絲柜相連的運(yùn)行中的卷接機(jī)的數(shù)量。當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲的實(shí)際剩余百分比（X）≤預(yù)設(shè)值（Y）時(shí)，利用聲光報(bào)警和監(jiān)控界面報(bào)警提醒操作人員換柜。

3? ? 應(yīng)用效果

改造實(shí)施后，換柜提醒系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)對(duì)接的機(jī)臺(tái)數(shù)，并根據(jù)卷接機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算出換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯絲柜內(nèi)煙絲的實(shí)際剩余百分比達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警器和生產(chǎn)監(jiān)控界面同時(shí)報(bào)警提醒操作人員換柜。對(duì)改造后的生產(chǎn)牌號(hào)A連續(xù)30次接柜時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示，接柜時(shí)間在11～23 min范圍內(nèi)。與改造前相比較，接柜平均時(shí)間從57.2 min下降至17.5 min，極差值從231 min下降至12 min，批間換柜穩(wěn)定性得到極大的提升，且無(wú)供絲斷流現(xiàn)象發(fā)生。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

目前，基本上沒(méi)有對(duì)自動(dòng)提醒貯柜換柜的相關(guān)研究，為解決因人工換柜而造成換柜提前或滯后問(wèn)題，本文通過(guò)調(diào)整貯絲柜激光測(cè)距儀遠(yuǎn)近端距離，確保貯柜物料首端與撥輥間距基本一致，并研究換柜自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，其根據(jù)卷接機(jī)數(shù)量、尾料階段貯柜物料剩余百分比等設(shè)定換柜的預(yù)設(shè)值，當(dāng)貯柜物料實(shí)際剩余百分比小于等于預(yù)設(shè)值時(shí)，利用聲光報(bào)警和監(jiān)控界面報(bào)警提醒操作人員換柜。本文的技術(shù)手段能夠有效解決人工經(jīng)驗(yàn)性換柜的不穩(wěn)定、不精準(zhǔn)問(wèn)題。

[參考文獻(xiàn)]

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收稿日期：2023-01-11

作者簡(jiǎn)介：廖和明（1986—），男，江西人，助理工程師，研究方向：制絲工藝與設(shè)備技術(shù)。