制丝线滚筒出口排料板控制优化及改进

鲁云强 ，杨 刚

（红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂，云南 玉溪 653100）

0 引言

目前，卷烟产品市场竞争越来越激烈，消费者对卷烟产品的感官品质和内在品质要求越来越高，质量已成为企业追求利润的主题。卷烟生产工业企业的制丝生产线中的超回松散和润叶加料工序都属于制丝生产的关键过程。其中，超回松散工序的任务是适当提高片烟的含水率和温度，提高片烟的耐加工性，同时减轻片烟的杂气及刺激性；而润叶加料工序则是将特制的香糖料均匀地施加到片烟上，以改善其感官特性和物理性能[1]。在实际生产过程中，按照《卷烟工艺规范》以及玉溪卷烟厂相关工艺质量管理要求，在超回松散和润叶加料工序，当更换牌号生产或者同牌号连续生产6 批之后需要清洗滚筒[1]，由清洗所产生的废料、污物等则是从滚筒出口振槽位置的排料口（即振槽活门）排出，然而该排料口目前是由手动装置来控制它的开闭状况，这就存在着清洗结束后忘记关闭排料口接着继续生产而导致物料放空及堵料的风险，从而影响加水量的PID 控制和出口水分控制，产生质量风险。而通过本研究所论述的控制方式优化可以完美实现滚筒出口位置排料口的自动控制，且便于操作员监控查看，在保证生产质量的同时，还能够减轻工作人员的工作压力。

1 存在问题分析

以玉溪卷烟厂为例，该厂1 t 线制丝车间生产线依据工艺质量管理要求，针对超回松散以及润叶加料两个工序，当更换牌号生产或者同牌号连续生产6 批之后需要清洗滚筒，而由清洗所产生的废料、污物等是从滚筒出口振槽位置的排料口（即振槽活门）排出。目前是通过手动控制气动开关来打开排料板，进而排出废料或清洗滚筒污物的，在此期间如果更换牌号较为频繁可能忘关闭排料板就开始生产，如此一来会使片烟物料直接从排料板落下排出，而位于排料板后方的水分检测仪无法与片烟物料接触，导致水分检测仪数据持续为0，由此又将此错误的水分信息反馈至PID 加水量中，造成加水量的持续异常增高，由此导致片烟物料的实际含水率偏高甚至超出工艺标准的范围，从而造成质量问题。

当前超回松散和润叶加料两工序滚筒出口排料板的实物状况如图1 所示。

随后研究小组总结归纳了滚筒出口排料板目前所存在的问题：

1）排料板活门控制为手动控制，开启和关闭都需由手动控制，正式生产时容易出现忘关的情况，不具备防差错功能。

2）上位机界面中没有相应排料板活门状态的信息显示，只能观察实物才能知晓具体信息。

3）滚筒出口水分检测仪位于排料板活门后方，当忘记关闭排料板活门时，造成片烟物料从活门位置直接排出而未经过水分检测仪，从而对出口水分的控制产生严重影响，进而影响产品质量及过程控制能力。

图1 当前滚筒出口排料板的实物状况

2 排料板控制优化方案的设计及实施

2.1 排料板控制优化方案的设计构思

以文章第一部分“存在问题分析”中所归纳总结的3 个问题为基础进行构思，特设计了全新的控制思路[2]，即从以前的“通过手动控制气动开关的手动模式”优化改进为“自动控制”，而相关优化方案设计的重点思路如下。

1）采用新的电气控制方法，摒弃原有的手动控制阀装置，以压缩空气管路作为动力源，而用支架、二位五通电磁阀等部件作为替代，以此实现自动控制。

2）在实现电气自动控制的基础上，利用博图软件开发PLC 控制程序，将生产信号写入相关程序之中，以此实现批次开始时排料板活门能够自动关闭。

3）在相关程序开发编写完成后，依托WINCC 软件优化上位机界面，使得上位机界面中能够直观地显示排料板活门的开闭状态，优化改造完成后的装置如图2所示。

2.2 控制程序及上位机界面的开发

研究小组通过查阅相关资料[3]并结合制丝设备的实际情况[4]，对控制程序做出如下定义的开发。

1）定义排料板活门关闭状态为状态1、而开启状态则为状态2。之后当工序点做好生产准备，生产批次已确认开始后，将给出信号值，而当设定的程序接收后，将自动检测排料板活门是否位于状态1，若反馈结果为是，则程序运行结束；而若反馈结果为否，则将通过气动装置关闭排料板活门，使其从状态2 转变为状态1，之后程序结束[5]。

2）依托WINCC 软件，将所定义的排料板活门状态与上位机界面进行串联，当检测到状态2 时，在上位机界面中即刻显示为“活门打开”，以此作为防差错措施更直观有效。

图2 优化改进后的装置图（上）和优化后的上位机界面显示图（下）

3 实际应用效果

3.1 优化改进后的实际效果

按照上述方案进行优化改进，并在2021 年6—12月为期6 个月的效果追踪期内，对超回松散以及润叶加料两个工序点的滚筒出口排料板的情况进行了收集并整理，将这6 个月内所出现的包括上位机界面状态显示异常、排料板活门开闭状态异常、片烟物料放空等在内的异常情况进行了统计归纳，发现在优化改进后，就从未出现过因排料板活门开启而导致的片烟物料放空等异常情况，且整个装置运行稳定，达到了最初的设想，取得了较好的改进效果。

3.2 产生的经济效益

本次改造的效益为隐性效益，目的是消除在生产过程中出现忘记关闭滚筒出口排料板，导致出口水分仪无法检测到水分值，进而造成出口水分PID 控制及加水PID 控制算法不准确，加水量预测及控制波动大，非稳态占比高[6]，导致批次鉴定为严重质量风险和质量事故的情况。改进思路：将手动控制排料板活门的开关改进优化为自动控制，实现双重防差错的作用，保证工序段生产物料质量工艺特性的稳定[7]，避免生产过程中由于排料板的异常问题而造成批次鉴定不合格的情况，降低操作工人的劳动强度和现场管理的难度，保证了产品质量[8]。

4 结语

本设计通过对滚筒出口排料板活门控制方式的优化改进，解决了在生产过程中发现的问题，体现了“小实活新”的特点，消除了在工序生产过程所产生的质量隐患，保证了产品质量，实现了防差错的双重保障，提高了工作效率，加强了操作人员和修理人员利用精益思想发现问题、分析问题并解决问题的能力，同时降低了操作工人的劳动强度[9]。实际应用结果表明，该装置运行稳定可靠，不仅提升了自动化应用程度，还保证了产品质量，增强了现场的视觉形象[10]，在烟草行业制丝复烤生产线上和类似运用活门控制的装置上具有较大的推广价值。