许辉 李豪
河南中烟工业有限责任公司 河南洛阳 471000
摘要：改革后，我国的科学技术水平不断进步，目前，在传统的烟草制丝线生产过程中，原有工艺是基于品牌配方进行规模生产，在烟草生产工艺不断进步且分工明确的背景下，分组加工技术在烟草制丝线中开始使用。分组加工技术是在传统生产工艺基础上引入模块的概念，在此基础上，传统意义上的烟草生产工艺已经不能满足新工艺的发展需求。本文在对传统烟草制丝线控制系统相关研究的基础上，通过优化PLC控制程序以适应分组加工发展需求，促进效率和质量提升，也为控制精度的提高奠定基础。
关键词：品牌配方;模块;分组加工;PLC控制系统
引言
传统烟草制丝线的工艺流程是先将复烤厂加工后的烟叶及烟梗分别进行回潮、加料、切丝、烘丝,然后将烟丝按照工艺要求进行掺配、加香,最终形成卷烟品牌配方成品烟丝。近年来,以降焦减害、提高吸烟安全性、提高卷烟产品品质等目的“中式卷烟”快速兴起,分组加工工艺作为实现“中式卷烟”的一种重要手段,正受到越来越多的关注。分组加工工艺是在传统工艺的基础上,将多条制丝线上的品牌配方分成若干横向子模块或纵向子模块,对子模块按不同的工艺进行加工,再将子模块组装成品牌配方,进行掺配、加香,最终形成品牌配方成品烟丝。
1分组加工新工艺的特殊功能
1.1叶丝暂存柜进料
叶丝暂存柜也需要在烟丝制造新工艺的基础上进行相应的优化设计，以满足KLK薄板式和HDT气流式两种不同的烘丝工艺生产需求。传统的烟草生产工艺使普通的贮叶柜仅仅能满足单种品牌配方的存储的要求，而分组加工新工艺设计增添了叶丝暂存柜这一有效存储单元，通过程序设计可以在同一时间接受来自两种不同生产线的任务，满足新工艺的特殊要求。
暂存柜内的操控系统具有一定的人工智能化，可以在一定程度上对进料信息进行预判，对于来自多个不同的模块进料进行先行判定，是否属于同一个配方，如果是多个不同配方的进料，HMI监控系统会禁止进料并警示操作人员。在暂存柜只有一种配方的情况且仅有部分子模块，同时柜内存贮的烟丝不是完整的品牌配方，此时控制系统自动设定为锁定模式，出料被禁止并提醒操作人员;只有在一种品牌配方且模块完整备齐后，方可出料，控制系统会自动调整模式，放料出柜。
1.2叶丝暂存柜出料
多个暂存柜内的品牌配方组装完毕后，为保证品牌的均匀一致性，要求多个暂存柜同步出料，并且出柜的相对误差小于±0．5。为保证出柜精度，在暂存柜底带安装了轴编码器，用于精确检测暂存柜底带运行的距离。由于需要保证的是相对误差，因此任选一个暂存柜作为基准柜，另外一个暂存柜作为比较柜;运行时，将两个编码器的反馈计数比较，误差大于设定值时，调节比较柜的底带变频器速度，从而保证暂存柜的出料同步。经实测，同步出料时的相对误差小于±0．5%，满足工艺要求。
1.3多头出料功能实现
传统贮柜的出料功能主要是通过一个带有变频器控制的电机及减速机，经过链传动形成一定的速度，带动底带旁链使贮柜中物料随底带一起向出料端移动。为了实现双向出料，达到多头出料的生产方式，采用了以下设计：（１）机械设计：如图４所示，新型多头出料功能的贮柜分别在两端设置有两套底带传动装置７和９、两套松散出料装置、两个出口。设计的底带传动装置由双向电机、双向减速机及传动链条组成，使贮柜底带可以向正反两个方向运行。（２）控制设计：采用变频器速度同步技术实现底带运行控制。由两台变频器分别控制贮柜两端的两台双向电机，每台双向电机上安装一个旋转编码器用于检测电机的速度，旋转编码器将检测到的速度信号反馈给变频器，通过变频器的速度控制环功能构成底带的速度闭环控制。
贮柜底带运行时，主控ＰＬＣ将底带电机设定频率和运转方向信号同时发送给两台变频器，两台变频器的设定频率是相同的，变频器控制两台电机按相同的速度运行，此时两台电机向同一方向运转，带动底带运行。如果旋转编码器检测到两台电机的转速不一致，控制系统会立即报警停车，防止损坏设备。
2控制系统功能及其特点
2.1 批次任务管理功能
管理计算机从MES系统接收生产批次任务,并把生产批次任务分解下发至相应的控制段监控机。监控计算机有3种控制选择模式,分别为MES控制/远程控制/本地控制。正常生产时,选择MES控制模式,控制系统执行由管理计算机分解后的MES系统下发的批次任务;当MES系统出现故障时,选择远程控制模式,控制系统执行在监控机上手工录入的批次任务;当需要在现场调试、检修设备时,选择本地控制模式,可以通过现场的启动、停止按钮对电机进行本地控制。
2.2 集中监控功能
监控计算机通过图形化界面对生产线进行实时监控。控制功能包括生产线的控制模式选择,工艺参数和设备参数的设定,生产线启动、停止操作等。监视功能采用图形界面,并完全按照生产线工艺流程布置,具有生产线设备单机、分段或全局工艺流程运行状态显示以及工艺参数和设备参数的实时显示功能。监控机上还具有安全权限管理设置功能,操作人员或系统管理人员进入监控系统必须先登录,通过不同用户身份的安全级别进行权限控制,从而保证系统的安全、正常运行。
2.3金属探测仪的控制信号使用
金属探测仪是保证进入膨化设备内的物料不含有金属重要的检测手段，其控制信号的使用需要严格规划动作顺序，简单的延时经过研究不能够满足要求较高的场合，现将烟丝按照在皮带上布料的长度（实质上是根据皮带运行时间确定的）划分成一小块、一小块的，每小块料相当于皮带机在3秒钟内通过截面的料量，也是翻板门开启的时间，保证这段时间内的料若有金属则能够全部导出系统，而且连续的小块料内若有金属则不会发生简单延时控制方式那种覆盖前段信号的问题，这个是FIFO（先进先出队列）编程应用的问题，问题转化成在1200PLC上如何实现队列程序设计。
2.4报警功能
实时报警管理建立在实时数据采集的基础上，系统根据标签点的定义，定义指定工艺或质量点的报警限，报警限包括:高限、高高限、低限、低低限、偏差报警、变化率报警。实时报警能设立优先级，定义报警区和类别。系统能够对实时报警进行操作和记录，包括报警过滤、报警排序、报警确认、报警取消等。用户能够对报警显示内容的格式进行定制。系统同时提供对系统本身的诊断报警功能，如通讯故障或启动故障等均以报警信息的形式提供。系统还能提供报警信息的在线帮助内容。
结语
传统的制丝线采用的是以品牌配方来组织生产，生产线路单一，缺乏灵活性。在烘丝工艺中，HDT和KLK两种模式只能选择单线进行，生产效率低下，不能实现分组加工工艺的目的;本文在传统烟草工艺的基础上，对制丝线设备及控制程序进行优化设计，实现两条制丝线并行生产，对于不同品牌配方和子模块系统进行同步处理，提高了工作效率，满足了分组加工工艺的要求。
参考文献
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