制丝加工过程自动防差错技术研究应用

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  [摘 要]制丝生产设备通过实现各种工艺指标,对烟片和烟丝进行加工。制丝生产工序繁多,每个工序都具有自己独特的工艺参数,且制丝以批次为单位组织生产,每天生产批次达到数批,平均每批生产时间为60多分钟,操作人员工作时间较长,在工作时间内要求操作人员时刻关注监控画面关键指标,MES系统只能在批次生产结束后对各项指标做出评价。生产过程中,指标是否符合要求,均由操作人员根据生产曲线进行判断。长时间的工作,难免存在人员疏忽现象,造成生产过程指标不符合要求。针对这种情况,有必要采取相应的防差错措施对生产过程进行自动监控,防止该类现象的发生。
  [关键词]制丝;工艺参数;防差错;技术
  中图分类号:S523 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)24-0151-03
  制丝加工过程自动防差错技术通过梳理生产过程中的关键工艺指标,明确监控对象,量化监控对象判错标准,分析指标特性,将指标分为过程性指标和结果性指标两类,对不同性质的指标采取相应的防差错措施,对于过程性指标如果出现偏差,设备报警,操作人员做出判断,若是误报警,允许生产正常进行,若是问题存在则及时中断生产,隐患消除后,在继续进行生产,若在规定时间内,不对报警进行确认,及时中断生产。对于结果性指标,只有当批次结束时,才能判断问题的存在,若问题发生则及时查找问题,确认问题发生的原因,及时采取措施进行解决,杜绝不符合产品的存在,防止流向下道工序。
  首先开展指标梳理,以生产工序为单元,对各工序有潜在隐患的关键工艺指标进行梳理,分别梳理出叶丝线监控指标13项。通过指标梳理,从控制角度考虑,一部分指标在生产过程中需要实时监控判断,另外一部分指标则只有在生产开始或结束时判断才有效。因此,将前者归类为过程性指标,后者归类为结果性指标,梳理结果具体如表1和表2所示。
  通过指标梳理明确了判断依据和类型。由于防差错措施最终由程序执行,因此必须将判断依据结合生产工序实际进一步进行详细分解。在问题分解的基础上编程实现。对于过程性指标,当判断到异常存在时,需要进过一定的延时,进一步确认问题的存在。问题确认存在后,以对话框的形式对操作人员进行提示,由操作人员进行再次确认。若确认,则继续生产,若无确认,当延时时间到,设备则自动停机。对于结果型指标,当指标不满足要求时,同样以对话框的形式提醒操作人员注意,并不允许设备启动或批次结束,只有当操作人员对问题进行分析,落实情况是否属实,若情况属实将问题处理后,需由电气修理人员进行恢复,方可进行下一步操作。
  表1和2中的判断依据只是对标准的梳理,若直接按照依据进行判断,控制系统无法實现功能。必须将标准与工序实际相结合,进一步分解。分解内容一般包括识别方法、控制措施、电气控制要求、执行过程和工作参数五个部分。其中,识别方法描述了各项监控指标正常与否的判断准则。控制措施是根据指标实际情况,对识别方法的量化,为电气控制要求的提出提供依据。电气控制要求是对控制措施的步骤化和逻辑化,指导下位编程工作的完成。执行过程指明了如果问题发生,设备将会出现什么现象,操作人员应采取什么样的措施,若不作为设备将自动停机。分解为具体的执行步骤,有利于防差错措施在设备上的实现。以下为各项具体分解内容:
  1.蒸汽喷射比例
  识别方法:单位时间加蒸汽比例超出允差范围
  控制措施:批次开始后,加蒸汽流量波动超出设定值±20kg/h(5t线±10kg/h)持续时间60秒报警,再持续30秒后停机。
  电气控制要求:电子秤累积量大于料头后,比较蒸汽流量设定值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,再持续30秒后无人确认,自动停机。执行入口振槽停机。点“否”,不停机,继续监控。
  控制参数:模块料头重量、允许波动范围、预警时间、停机时间
  2.加料比例
  识别方法1:单位时间加料比例超出允差范围
  控制措施1:批次开始过料600kg后(5t线300kg后),加料流量波动超出设定流量±20kg/h(5t线±10kg/h)持续时间60秒报警,30秒后停机。
  电气控制要求1:电子秤累积量大于料头后,比较加料流量设定值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程1:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。执行入口振槽停机。点“否”,不停机,继续监控。
  控制参数:模块料头重量、允许波动范围、预警时间、停机时间
  识别方法2:模块转换时补水不正常
  控制措施2:补水启动后,料桶内加入水量小于1kg时电柜喇叭响起报警提示音。
  电气控制要求2:启动补水后,若料筒内重量小于1KG则报警。
  执行过程2:场电柜喇叭警示,提示现场操作人员关注补水过程。
  3.隧道式回潮机(HT)蒸汽压力
  识别方法:实际值与工艺参数不符合
  控制措施:生产中,HT蒸汽压力低于标准0.5bar,或实际蒸汽流量低于80kg/h持续时间60秒报警,30秒后停机。
  电气控制要求:HT在“生产”状态时,比较蒸汽压力、流量设定值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机,执行HT入口振槽停机。   控制参数:超出标准最小值、实际蒸汽流量最小值、预警时间、停机时间
  4.烘丝机筒壁温度
  识别方法:筒壁温度超出允差
  控制措施:生产过程中筒壁温度蒸汽换算压力超出标准±0.4bar,持续
  时间60秒报警,30秒后停机。
  电气控制要求:批次开始后,烘丝机状态由“料头”转成“生产”后,比较筒壁温度蒸汽换算压力实际值与工艺标准值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停機,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。执行烘丝入口振槽停机。
  控制参数:筒壁允许超出标准范围值、筒壁温度超出标准范围值预警时间、筒壁温度超出标准范围值停机时间
  5.掺配比例
  识别方法:掺配比例超出允差
  控制措施:梗丝、膨胀丝掺配实际流量超过设定流量±2%时,持续时间
  60秒报警,30秒后停机。
  电气控制要求:批次开始后,比较掺配秤流量设定值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。停止添加线设备,主线停机从纯丝秤前的设备开始。
  控制参数:纯丝掺配料头重量、梗丝掺配流量允许超出标准范围值、梗丝掺配流量超出标准范围值预警时间、梗丝掺配超出标准范围值停机时间、膨胀丝掺配流量允许超出标准范围值、膨胀丝掺配流量超出标准范围值预警时间、膨胀丝掺配超出标准范围值停机时间
  6.加香比例
  识别方法1:单位时间加香比例
  控制措施1:混合丝过料800kg后,(5t过料400kg)加香精流量超出标
  准设定值±1.0kg/h(5t超出0.5kg/h)持续时间60秒,报警,30秒后自动停机。
  电气控制要求1:电子秤累积量大于料头后,比较加香流量标准值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程1:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机,即执行入口电子秤停机。
  控制参数1:混合丝料头重量、加香流量允许超出标准范围值、加香流量超出标准范围值预警时间、加香流量超出标准范围值停机时间
  识别方法2:入口电子称流量波动
  控制措施2:混合丝过料800kg后(5t过料400kg),加香入口电子秤流量波动范围超出标准流量±10%,持续时间60秒,报警,30秒后自动停机。
  电气控制要求2:电子秤累积量大于料头后,比较混合丝流量标准值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程2:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。执行入口电子秤停机。
  控制参数2:加香入口流量允差范围、加香入口流量超出允差范围预警时间、加香入口流量超出允差范围停机时间
  7.洗梗水温度
  识别方法:洗梗水温度超出允差范围
  控制措施:洗梗水温度超出允差范围±2℃,持续时间60秒,报警,30
  秒后自动停机。
  电气控制要求:批次开始后,比较洗梗水温度标准值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。该段设备组合停机。
  控制参数:洗梗水温度超出允差范围、洗梗水超出允差范围预警时间、洗梗水超出允差范围停机时间
  8.气流干燥温度
  识别方法:气流干燥温度超出允差范围
  控制措施:批次开始过料800kg后,气流干燥温度超出±2℃,持续时
  间60秒,报警,30秒后自动停机。
  电气控制要求:电子秤累积量大于料头后,比较气流干燥温度标准值与实际值,持续60S超过允差则报警弹出对话框,提醒操作人员是否停机,点“是”直接停机,点“否”则继续下一周期的监控,无人确认30S后自动停机。
  执行过程:先弹出报警提示对话框,提醒操作人员是否停机,30秒后无人确认,自动停机。入口振槽停机。
  控制参数:梗丝料头重量、干燥温度超出允差范围值、干燥温度超出允差范围预警时间、干燥温度超出允差范围停机时间
  9.各工序重量误差
  识别方法:工序重量偏差≥5%
  控制措施:各工序累计重量与理论重量相差±3%时,不能批次结束,出现提示框,进行再次确认批次结束。
  电气控制要求:批次结束时,涉及到的电子秤累计量与配方库中对应的理论重量相比较,大于允差时报警,允差范围可在设备参数中设置
  执行过程:物料累计重量偏差超过±3%时,在点击批次结束时弹出报警提示对话框,需要操作人员确认后方可批次结束。
  控制参数:工序理论重量、偏差门槛值
  10.物料储存时间
  识别方法:储存时间在工艺要求范围内
  控制措施:物料储存时间不足,禁止出柜,报警提示。储存时间超出上限1.5小时前,报警提示,提前做好生产安排。   电气控制要求:进柜物料累计量停止变化时,认为储柜进料完成,开始储料计时,或者当储柜发出进料完成信号时,开始计时。计时小于工艺标准下限时,禁止储柜运行,并报警提示。计时大于工艺标准要求-1.5小时时,报警提示。
  执行过程:必须等待物料储存时间要求,设备方可自动出柜。
  11.配方参数
  识别方法:配方参数与工艺标准要求是否相符
  控制措施:中控执行批次开始前,现场操作工必须在操作界面上对配方参数进行确认,确认后程序才允许执行批次开始。
  电气控制要求:每批次释放配方后,必须有现场点击“参数确认”才能批开始,由上位WINCC实现。
  执行过程:中控人员点击批次开始后,现场操作界面弹出对话框,提示现场操作人员核对配方参数,并确认,确认后批次即开始。
  程序设计之一:
  以上程序实现监控画面,蒸汽流量异常时激活下图报警显示框(图2):
  通过对指标不同属性的分析,为防差错自动控制技术的实现奠定了基础,提出了问题解决的思路。各类指标防差错措施的实现均由上位监控系统和下位控制系统共同实现,指标涉及的门槛值和时间参数在设备参数栏内进行设置,防差错过程的判断有下位程序完成,报警条件满足,弹出对话框请求操作人员进行确认,判断是否需要中断生产,借助此种方式实现了制丝设备的自动防差错技术。该技术结合实际,具有较强的实用性。
  参考文献
  [1] 基于底层电控的卷烟制丝工艺质量安全“防差错”系统.张晓峰,工业控制计算机,2016.
  [2] 基于PLC的制丝线在线防差错比对的应用.余敏,宋成照,《设备管理与维修》,2016.
  作者简介
  徐琦,1984年,男,汉族,云南玉溪,技术员,大专,红塔烟草(集团)有限责任公司,玉溪卷烟厂,研究方向:机械自动化。
  孫云松,1980年,男,汉族,云南玉溪,技术员,本科生,红塔烟草(集团)有限责任公司,玉溪卷烟厂,研究方向:机械自动化。
  张瑾,1982年,男,汉族,云南玉溪,助理工程师,本科生,红塔烟草(集团)有限责任公司,玉溪卷烟厂,研究方向:电气自动化。
  杨思力,1993年,男,汉族,云南玉溪,助理工程师,本科生,红塔烟草(集团)有限责任公司,玉溪卷烟厂,研究方向:电气自动化。
  李琼美,1985年,女,彝族,云南玉溪,助理工程师,硕士研究生,红塔烟草(集团)有限责任公司,玉溪卷烟厂,研究方向:电气自动化,设备管理,信息化管理。
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