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摘要: 科学技术的发展进步使现代卷烟企业实现以集中管理,综合监控的管控一体化技术。控制系统将传感器,PLC,计算机,网络,通讯等技术有机地结合在一起,适应不同的工艺控制要求,达到精益生产和精确控制的目的。是利用此项技术基于网络控制的核子秤的烟丝牌号管理的实际应用,提高设备的计量精度更好的为生产服务。
关键词: 核子秤;射线;吸收系数;计量精度;网络系统;MES系统
0 引言
近年来随着科学技术的发展进步,卷烟企业的技术改造的持续发展,卷烟企业已经由原来的传统企业发展变化为现代化,信息化的的现代企业。制丝生产过程也有原来的结果控制型转向现在的过程控制型,不仅仅关注产品结果,更加关注生产过程的参数控制注重生产环节的细节问题。制丝生产线最为关注的指标不外乎,“温度,水分,流量”等,流量的控制的关键在于计量设备的设备特性和
计量精度。现在卷烟企业制丝生产线使用的在线称重设备主要有电子称及核子秤,此两种设备的称重原理大有不同,计量精度都能完成生产需求,各有自身的特点。核子秤由其计量原理决定此类设备对物料的不同存在较大的差异,如不对其进行改进很难满足现代企业对生产精细化,精准化控制的要求,必将被企业逐步淘汰。
1 核子秤的工作原理
核子秤结构示意图
核子秤的放射源稳定地放射出γ射线,在秤体支架构成的平面内呈扇形照射,物料从秤体支架中间穿过,放射源射出的γ射线,一部分被物料吸收,其余部分穿透物料,照射到γ射线探测器(电离室)上,并行成电离电流。根据γ射线穿过物料时,其强度与物料的质量按指数规律衰减的原理。
由探测器将射线强度转换成电信号(电压信号),则得:
其中电压U1对应射线强度I,U0对应I0。如物料速度为v,测速器对应测速电压为U2,其对应关系为:
则物料流量:
物料总量:
目前核子秤都已采用微机技术,相关数据信号输入后,即可由计算机处理, 及时显示流量和某一时期的物料总量。核子秤的主机S7-300的PLC作为信号处理和控制系统,根据电离电流和输送机提供的速度信息,可适时计算出物料的流量,并完成产量计算、流量计算、数据通讯联网等多种计控功能。核子秤不与物料接触,秤体无磨损,核源半衰期为30年,可以长期使用;核子秤完全密封,不怕恶劣环境,安装方便,维修量小,故障率低。
在核子秤的长期使用和维护中发现一些因素对核子秤的计量精度有较大的影响。从核子秤的工作原理来讲,被测物料的组分对核子称的计量精度存在较大的影响,不同配方烟叶的计量误差达到1.5-5%的误差值。
2 烟叶的叶组配方的目的和意义
各种不同规格的卷烟制品都有不同的特点,存在不同的叶组配方成分。通过配方,达到取长补短、取得较好的综合质量。受烟叶类型、品种、土壤、气候、栽培和调制方法等因素的影响,不同类型、地区烟叶的风格和质量存在着明显的差异。将这些各有优缺点的烟叶进行合理配比,则可以取长补短,发挥各自的优点,弥补不足之处,得到综合质量较高的配方。配方还有利于卷烟产品质量的稳定。在利用多地区烟叶通过配方制成的卷烟产品中,每一种烟叶对质量的作用相对减小,这样,即使其中某一地区的烟叶质量有波动,也不会对产品的质量产生大的影响。
随着卷烟企业的发展和行业整合的大趋势,卷叶品牌的整合和整个行业的联营加工已经成为当今和以后卷烟企业发展方向。加工不同品牌的卷烟已成为各个卷烟企业的重要任务,是企业的生存之本。
3 精细加工细化牌号管理提高核子秤的计量精度
在线使用的核子秤设计能力是计量精度达到0.5%以内,针对企业加工卷烟的不同品牌,在线使用的核子秤需要对不同的品牌的卷烟在制品进行一一标定,确定对应的物料吸收系数。在生产加工的过程中一一对应加工牌号,减少物料组分变化造成的误差,采用自动控制或人工手动切换,对各个牌号的在制品在每一个使用核子秤的工序进行逐一标定。在核子秤内部设计不同吸收系数的参数设定画面可依据不同牌号的标定值进行一一对应的设定,不同的卷烟牌号确定不同的吸收系数确保核子秤的计量精度达到设计的要求。在核子秤内部设计不同牌号对应不同的吸收系数的控制程序,保证在通过不同牌号烟丝或烟片时使用不同的吸收系数确保核子秤的计量精度。
核子秤的牌号管理在称内部的控制中实现参数的一对一切换和连接,并保留可扩展性,以便为今后加工其他品牌留有选择的余地。不同牌号的吸收系数在进行实物标定后输入控制系统,并保留在核子秤的控制系统中。系统提供手动选择牌号和自动选择牌号两种功能,手动选择牌号存在一定的人为因素,可靠性不强易导致质量事故的发生。所以最好使用自动牌号选择下发功能,减少人为干扰因素确保系统的可靠性。
现有制丝线电控系统按照“集中管理,集散控制”的原则,可划分为设备控制层,集中监控层,信息管理层三个层次。系统采用三层机构,三级网络分别承担各自的信息传递功能。
现在的卷烟企业大多采用MES系统对整个生产过程进行生产调度指挥,生产信息和参数可以下发到具体的设备和工艺生产段,核子称生产牌号作为一个子项首先在MES系统中进行定义,不同的数字或字符代表不同的牌号进行一一对应,所以核子称的牌号管理作为生产信息和生产批次信息同时下发。既保证信息的真实性又保证系统的可靠性。
在MES(制丝车间制造执行系统)客户端的计算机通过相应牌号的配方制定中可以查看、修改所有工艺参数,核子秤牌号的通道号可以在此处进行添加、修改。随着生产批次制定好生产计划,批次信息分解到各工艺段,核子秤牌号的通道号也会随着批次信息下发到各工艺段调度机上,当操作工下发工艺参数后,称的通道号写入IFIX数据库对应的地址块,写入PLC作为设备控制层采用PLC为主的PROFI-BUS DP网络控制系统,核子称一般都以S7-300的控制系统作为生产线主控制系统S7-400的PLC的从站,进行数据的通讯和信息交换。
关键词: 核子秤;射线;吸收系数;计量精度;网络系统;MES系统
0 引言
近年来随着科学技术的发展进步,卷烟企业的技术改造的持续发展,卷烟企业已经由原来的传统企业发展变化为现代化,信息化的的现代企业。制丝生产过程也有原来的结果控制型转向现在的过程控制型,不仅仅关注产品结果,更加关注生产过程的参数控制注重生产环节的细节问题。制丝生产线最为关注的指标不外乎,“温度,水分,流量”等,流量的控制的关键在于计量设备的设备特性和
计量精度。现在卷烟企业制丝生产线使用的在线称重设备主要有电子称及核子秤,此两种设备的称重原理大有不同,计量精度都能完成生产需求,各有自身的特点。核子秤由其计量原理决定此类设备对物料的不同存在较大的差异,如不对其进行改进很难满足现代企业对生产精细化,精准化控制的要求,必将被企业逐步淘汰。
1 核子秤的工作原理
核子秤结构示意图
核子秤的放射源稳定地放射出γ射线,在秤体支架构成的平面内呈扇形照射,物料从秤体支架中间穿过,放射源射出的γ射线,一部分被物料吸收,其余部分穿透物料,照射到γ射线探测器(电离室)上,并行成电离电流。根据γ射线穿过物料时,其强度与物料的质量按指数规律衰减的原理。
由探测器将射线强度转换成电信号(电压信号),则得:
其中电压U1对应射线强度I,U0对应I0。如物料速度为v,测速器对应测速电压为U2,其对应关系为:
则物料流量:
物料总量:
目前核子秤都已采用微机技术,相关数据信号输入后,即可由计算机处理, 及时显示流量和某一时期的物料总量。核子秤的主机S7-300的PLC作为信号处理和控制系统,根据电离电流和输送机提供的速度信息,可适时计算出物料的流量,并完成产量计算、流量计算、数据通讯联网等多种计控功能。核子秤不与物料接触,秤体无磨损,核源半衰期为30年,可以长期使用;核子秤完全密封,不怕恶劣环境,安装方便,维修量小,故障率低。
在核子秤的长期使用和维护中发现一些因素对核子秤的计量精度有较大的影响。从核子秤的工作原理来讲,被测物料的组分对核子称的计量精度存在较大的影响,不同配方烟叶的计量误差达到1.5-5%的误差值。
2 烟叶的叶组配方的目的和意义
各种不同规格的卷烟制品都有不同的特点,存在不同的叶组配方成分。通过配方,达到取长补短、取得较好的综合质量。受烟叶类型、品种、土壤、气候、栽培和调制方法等因素的影响,不同类型、地区烟叶的风格和质量存在着明显的差异。将这些各有优缺点的烟叶进行合理配比,则可以取长补短,发挥各自的优点,弥补不足之处,得到综合质量较高的配方。配方还有利于卷烟产品质量的稳定。在利用多地区烟叶通过配方制成的卷烟产品中,每一种烟叶对质量的作用相对减小,这样,即使其中某一地区的烟叶质量有波动,也不会对产品的质量产生大的影响。
随着卷烟企业的发展和行业整合的大趋势,卷叶品牌的整合和整个行业的联营加工已经成为当今和以后卷烟企业发展方向。加工不同品牌的卷烟已成为各个卷烟企业的重要任务,是企业的生存之本。
3 精细加工细化牌号管理提高核子秤的计量精度
在线使用的核子秤设计能力是计量精度达到0.5%以内,针对企业加工卷烟的不同品牌,在线使用的核子秤需要对不同的品牌的卷烟在制品进行一一标定,确定对应的物料吸收系数。在生产加工的过程中一一对应加工牌号,减少物料组分变化造成的误差,采用自动控制或人工手动切换,对各个牌号的在制品在每一个使用核子秤的工序进行逐一标定。在核子秤内部设计不同吸收系数的参数设定画面可依据不同牌号的标定值进行一一对应的设定,不同的卷烟牌号确定不同的吸收系数确保核子秤的计量精度达到设计的要求。在核子秤内部设计不同牌号对应不同的吸收系数的控制程序,保证在通过不同牌号烟丝或烟片时使用不同的吸收系数确保核子秤的计量精度。
核子秤的牌号管理在称内部的控制中实现参数的一对一切换和连接,并保留可扩展性,以便为今后加工其他品牌留有选择的余地。不同牌号的吸收系数在进行实物标定后输入控制系统,并保留在核子秤的控制系统中。系统提供手动选择牌号和自动选择牌号两种功能,手动选择牌号存在一定的人为因素,可靠性不强易导致质量事故的发生。所以最好使用自动牌号选择下发功能,减少人为干扰因素确保系统的可靠性。
现有制丝线电控系统按照“集中管理,集散控制”的原则,可划分为设备控制层,集中监控层,信息管理层三个层次。系统采用三层机构,三级网络分别承担各自的信息传递功能。
现在的卷烟企业大多采用MES系统对整个生产过程进行生产调度指挥,生产信息和参数可以下发到具体的设备和工艺生产段,核子称生产牌号作为一个子项首先在MES系统中进行定义,不同的数字或字符代表不同的牌号进行一一对应,所以核子称的牌号管理作为生产信息和生产批次信息同时下发。既保证信息的真实性又保证系统的可靠性。
在MES(制丝车间制造执行系统)客户端的计算机通过相应牌号的配方制定中可以查看、修改所有工艺参数,核子秤牌号的通道号可以在此处进行添加、修改。随着生产批次制定好生产计划,批次信息分解到各工艺段,核子秤牌号的通道号也会随着批次信息下发到各工艺段调度机上,当操作工下发工艺参数后,称的通道号写入IFIX数据库对应的地址块,写入PLC作为设备控制层采用PLC为主的PROFI-BUS DP网络控制系统,核子称一般都以S7-300的控制系统作为生产线主控制系统S7-400的PLC的从站,进行数据的通讯和信息交换。