家庭智能化控制系統(tǒng)_配方打葉智能化控制系統(tǒng)的運用

　　當前我國煙草行業(yè)正處于“聯(lián)合重組、品牌擴張、結(jié)構調(diào)整”的關鍵時期，大品牌、大企業(yè)、大市場的發(fā)展戰(zhàn)略促使卷煙工業(yè)企業(yè)對煙葉質(zhì)量、等級結(jié)構、煙葉的可用性提出了更高的要求。對單一等級或配方模塊片煙數(shù)量的需求會大幅提高，依靠單一產(chǎn)區(qū)的單等級原煙供貨很難滿足需求。作為打葉復烤企業(yè)來說，配方打葉能夠充分利用可用性好但數(shù)量有限的煙葉，同時可以根據(jù)原煙來料情況，按照工業(yè)要求調(diào)配等級與數(shù)量，把單純的煙葉等級搭配深化到不同煙葉化學成分和各項物理指標品質(zhì)因素的配比，提高打葉配方設計的技術含量，確保煙葉質(zhì)量的穩(wěn)定性與配方的一致性，使各個級別的煙葉都能充分利用，既節(jié)約成本，又能滿足工業(yè)用戶的實際需求。本文就當前打葉復烤企業(yè)面臨配方工藝難點問題，簡要闡述了畢節(jié)地區(qū)順泰煙葉有限責任公司智能化配方工藝實踐情況。
　　
　　為彌補單等級煙葉原料嚴重不足，提高煙葉利用率，卷煙工業(yè)企業(yè)更希望打葉復烤企業(yè)通過配方打葉，整合有限煙葉資源，提高各等級煙葉可用性。目前配方打葉主要有兩種方式，一種是在鋪葉皮帶處進行，通過生產(chǎn)調(diào)度在不同的鋪葉臺位安排相應等級的煙葉，配方煙葉進入生產(chǎn)線后經(jīng)過喂料機、筒類設備、打葉風選過程進一步的均勻，打后葉片通過平鋪式貯柜進一步均料，這種方式設備投入小，但對生產(chǎn)管理要求較高，同時配方的均勻性很大程度上取決操作工的鋪葉速度，存在人為因素的干擾，因此配方的精度不是很高，現(xiàn)在越來越多的工業(yè)企業(yè)提出了更高的配方要求，這種簡單的配方模式已經(jīng)不能滿足中式卷煙需求。還有一種方式（紅河卷煙廠）是在預處理段設置大型貯柜，單品種煙葉進柜貯存，多個貯柜同時出料進行摻配，這種方式雖然配比相對均勻，精度較高，但占地面積大，投入高，煙葉長時間存放在貯柜中會產(chǎn)生一定的損耗，因此此種配方模式很難在打葉復烤企業(yè)進行推廣。
　　1.材料與方法
　　1.1 系統(tǒng)設計原理：
　　采用7路獨立配方單元，每路由鋪葉切斷解把機、倉式喂料機、計量管、電子皮帶秤及連接的皮帶輸送機組成，最大生產(chǎn)能力為3000kg/h。原則上每路配方單元投料一個等級煙葉，利用電子皮帶秤對投料煙葉數(shù)量準確計量，控制配方精度。當配方等級超過7個時，通過在各配方單元投料工位增加LED顯示屏，顯示煙葉品種、數(shù)量、投料時間倒計時等相關信息，合理分配每路配方單元投量品種數(shù)量，理論上可滿足42個等級煙葉配方。其中，配方信息設置及信息反饋，通過配方PLC及兩臺控制操作終端實現(xiàn)。
　　配方控制系統(tǒng)流程圖：
　　1.2 設備組成及控制模式：
　　當配方小于7種時，在每路鋪葉皮帶上配備同一個等級的煙葉。投料時煙葉首先進入倉式喂料機進行存料（倉內(nèi)容積為9m3），以確保各路電子秤出料的配比均勻，從而減少人為擺煙因素影響配比精度。當儲倉內(nèi)儲存一定煙葉后采用“同步出料”方式，進行出料。初次出料考慮7臺電子皮帶秤并排布置，落料的時間差，會影響配方均勻性，此時根據(jù)各路電子皮帶秤的遠近設定延時出料，確保各路出料達到同步摻配。
　　附圖1配方系統(tǒng)平面布置圖
　　當配方等級超過7個時，需要在同一路鋪葉皮帶上擺不同等級的煙葉，為了提高工人擺把的精度，在每個配方臺位上設置LED顯示屏，來控制人工鋪葉的速度，共設42個LED顯示屏，從理論上最大可以滿足42個原煙等級的配比。因為擺把工操作是以煙包或煙件為基本單位，因此對每包（件）需要擺完的時間進行控制，這樣就可以減小因操作工擺煙速度不同造成的配方誤差。顯示屏上第一行顯示客戶名稱、成品等級、加工數(shù)量、時間等信息，信息滾動顯示；第二行顯示此臺位上原煙等級及產(chǎn)地信息；第三行顯示還剩余多少包（件），現(xiàn)在是第幾包（件），剩余多少時間；第四行顯示進度條及運行狀態(tài)，共有進行或暫停兩種狀態(tài)。當鋪葉皮帶運行時顯示屏計時，當鋪葉皮帶停止時顯示屏暫停計時，（見附圖2）。
　　附圖2LED顯示屏
　　工藝員通過配方信息系統(tǒng)下發(fā)生產(chǎn)任務，將當前生產(chǎn)任務需要的原煙等級、包（件）數(shù)、每包（件）重量、所需臺位等信息輸入信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動進行配方分配，并將信息顯示到擺把臺的顯示屏上。
　　7臺電子皮帶秤沒有制絲線上的主從之分，所有電子皮帶秤都為控制型，相互獨立。不過每個秤的流量是配方控制系統(tǒng)在下發(fā)任務時，根據(jù)工藝員輸入的配方信息包括原煙、等級、包（件）數(shù)、每包（件）重量、所需臺位等信息自動生成的。配方控制系統(tǒng)將對應每臺電子秤的流量下發(fā)到電子秤上，此流量作為配方單元的開始設定流量。見附圖3。
　　附圖3任務下發(fā)電子皮帶秤流量設定界面
　　生產(chǎn)開始后配方控制系統(tǒng)就會定時（如5分鐘，可調(diào)）對7臺配方秤的累積流量進行核定，生產(chǎn)過程中可能因為瞬時流量波動、電子皮帶秤誤差、短時設備故障等原因造成實際累計流量與設定累計流量不一致，此時配方采集系統(tǒng)會根據(jù)生產(chǎn)過程中的實際情況定時動態(tài)修正每臺電子秤的流量，以達到配方均衡的作用。當然動態(tài)修正只是在小波動時使用，當設備出現(xiàn)較大故障，或者因為管理原因造成某一路電子皮帶秤檢測流量為0時，為了保證配比的精度，所有配方單元暫停，等待故障排除后再行啟動。
　　為了保證配方的精度，首先設備上要盡量保證流量的穩(wěn)定。在倉式喂料機的儲倉設置兩對對射式光電管，一對在出料端，一對在儲倉的中間（見附圖4）。鋪葉皮帶采用變頻調(diào)速。再生產(chǎn)過程中當中間光電管被遮擋后，鋪葉皮帶低速運行；當中間光電管探不到料，前端光電管被遮擋時，鋪葉皮帶高速運行；當中間及前端光電管都探不到料時，報警提示加快擺把或增加擺把臺位，以保證倉式喂料機的儲倉內(nèi)有足夠保證流量穩(wěn)定的煙葉。
　　 附圖4 倉式喂料機
　　經(jīng)過配方控制系統(tǒng)的實時修正和誤差補償，配方系統(tǒng)產(chǎn)生的累計誤差會大大降低，但電子秤的流量設定是依據(jù)工藝員輸入的煙包數(shù)量及重量計算出來的，當煙包實際重量與輸入重量不一致時，會造成比較大的累積誤差。因此在任務信息輸入系統(tǒng)之前我們要對不同等級煙包的重量進行抽檢，使輸入的重量與實際重量盡量一致。
　　2.結(jié)果與討論
　　由于采用了準確計量控制，同時配備了完善的過程檢測系統(tǒng)，實際使用中效果明顯，不僅使配方的精度大大提高，同時降低了生產(chǎn)調(diào)度人員的勞動強度，原來需要人工進行計算分配的工作完全由系統(tǒng)自動生成，管理員只需要輸入原始信息，當生產(chǎn)時將批次設置從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出就可以了。
　　下圖是實際生產(chǎn)中2號配方單元比例關系趨勢圖，
　　上圖圖片中藍色表示電子秤理論比例曲線，某個電子秤的下發(fā)流量與電子秤累計之和的比例趨勢圖；紅色表示實際某臺電子秤的累計量與所有使用電子秤累計之和的比例趨勢圖；下面圖是趨勢圖的放大圖。
　　從圖中可以看出2號配方電子皮帶秤配方比例為19.72％，其實際比例曲線在19.69％-19.75％間波動，實際誤差為：(19.75-19.72)/19.72=1.6‰。在實際使用中配方誤差可以控制在3‰以內(nèi)。
　　3.結(jié)語
　　獨立配方單元結(jié)合LED電子顯示屏配合使用，從根本上解決了當前配方煙葉加工過程中控制難度大的問題，完全改變了傳統(tǒng)人工配方打葉工藝模式，控制過程及結(jié)論分析可全部通過系統(tǒng)自動生成，為配方打葉持續(xù)性改進提供了直接依據(jù)，充分展現(xiàn)出了先進一流的技術優(yōu)勢，配方穩(wěn)定，精確度高，基本上完全避免了人為操作因素，實現(xiàn)真正意義上的自動控制。
　　
　　作者簡介：
　　吳昊，男，現(xiàn)任貴州煙葉復烤有限責任公司畢節(jié)復烤廠副廠長，主要從事打葉復烤工藝研究工作。
　　
　�。ㄗ髡邌挝唬嘿F州煙葉復烤有限公司畢節(jié)復烤廠）

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