烟草制丝过程自动化探讨

烟草制丝过程自动化探讨
摘要由于制丝车间在烟草产品质量方面起着关键性的作用,所以制丝线控制系统在整个烟厂控制里就显得至关重要。

在介绍制丝线生产工艺基础上,对于制丝控制系统现状及趋势进行探讨,最后对于制丝系统的整体控制进行探讨。

关键词烟厂自动化;制丝生产;制丝控制系统;PLC控制
近十几年来,自动控制技术的飞速发展已经深刻地影响到了包括烟草行业在内的各个工业领域。

烟厂自动控制系统和其他工厂自动化之间有许多共性,烟厂自动化技术紧随整个工业自动化的发展而跟进[1],本文主要讨论了烟草制丝过程自动化相关问题。

1制丝线生产工艺概述
概括地说,制丝(原料加工)、卷接(卷制成型)、包装(包装成品)是卷烟制造工艺的三个主要过程,它们分别承担着原材料加工、卷制成形和包装成品的三大任务。

初烤,复烤,发酵等都是为了能更好的制丝而设立的工序,是制丝前的原料准备工作,制丝工艺则是卷烟质量好坏的核心加工工艺。

生产饱满美观、吸味良好的现代卷烟,首先要把烟叶制成烟丝。

它是根据烟叶原料的理化特性,按照一定的程序逐步经过多种加工工序,把烟叶制成合格烟丝的过程。

在卷烟生产过程中,制丝的工艺流程最长、工序最复杂、设备种类也最多。

由于供给卷烟企业的原料不同,制丝工艺流程也随之不同,而且由于各卷烟企业最后的产品千差万别,其相应的制丝工艺差异也较大。

传统的制丝生产线以把烟作为原料,制丝工艺比较复杂。

随着工艺发展,一些发达国家和目前国内大多数卷烟企业则采用打叶复烤叶片、烟梗或烟草薄片作为制丝原料,这样使制丝工艺流程得到简化。

在欧洲某些国家,制丝所需的原料上述二者兼有,从而使得制丝工艺流程更为复杂。

一般说来,制丝的工艺流程分为:制叶片、制梗丝、制叶丝三个相对独立的工艺过程与组合。

其中包括:烟叶回潮、配比、润叶、贮叶、切丝、烘丝;润梗、压梗、梗膨胀、切梗、烘梗丝;烟草薄片润泽与切丝等工序。

再将叶丝、梗丝、薄片均匀的混合掺配,经冷却后喷洒香精香料。

2制丝控制系统现状及趋势
从八十年代末开始,在制丝加工处理技术方面,随着我国引进吸收国外发达国家,如德国宏尼、意大利comas等公司的先进经验,为要提高加工质量、降低消耗,许多卷烟厂在生产线的电气控制方面完成了从继电器加控制仪表向PLC控制型转化,实现了加工工艺控制的自动化,提高了生产的稳定性和可靠性。

如何更有效地检测和控制制丝生产线的生产过程,使生产过程处于最佳状态,达到节省原料降
低消耗,提高产品的产出率与优质品率,提高设备的可靠运行率,是当前各卷烟厂最迫切追求的目标。

近年来,由于计算机技术、网络通讯技术、自动化技术的高速发展,制丝生产过程的全面自动化、智能化和信息化已经成了发展目标,同时也是必然的趋势。

目前,我国的制丝电气控制系统归纳起来有以下一些模式:
1)PLC加智能仪表的系统结构模式。

制丝生产设备的控制由PLC和智能仪表完成,其中PLC负责生产线的顺序控制,智能仪表负责生产线的过程控制。

上位机负责采集和显示智能仪表的数据并可以对智能仪表组态。

现场操作员负责通过观察电控柜上的模拟显示屏和智能仪表的面板来监视生产设备的运行情况和工艺参数;通过操作电控柜上的各种主令开关来启/停设备。

该模式的特点是:顺序控制和过程控制的设备完全分开,系统可维护性强。

但是由于数据分散,不利于集中监控。

主要是实现了加工工艺控制自动化。

2)PLC加人机界面的系统模式。

制丝线生产设备的顺序控制和过程控制均由PLC完成。

每台PLC连接一个操作站,操作站集中在中央控制室。

该模式的特点是:实现了集中监控。

有利于集中观察整条生产线的工作情况、协调各个工艺段操作。

3)PLC加上位机的系统模式。

以PLC为主控制器,对制丝线各个工艺段进行分段控制。

在各个工艺段设置模拟公况显示屏和现场工艺参数设定过程控制显示操作面板,上位机对整个生产线检测协调,集中控制。

该模式的特点是:实现了分散控制,集中监控,应用了工控软件,但是还不具备与生产管理数据库进行数据交换和数据共享的功能。

4)PLC加局域网系统模式。

这种系统主要是建立了信息网与数据库服务器,解决了集中监控的工控软件与生产管理数据进行数据交换的问题。

5)PLC加现场总线系统模式。

这一模式主要是应用了现场总线技术为各类在线检测仪表、变送器、执行器、变频器、电机启动器,提供一个标准的连接安装的基础。

这些控制模式体现了制丝线电气控制系统的发展历程,在这过程中,相继解决了基本加工工艺自动化,实现集中监控,具有初步数据采集和管理功能。

现场总线模式将是今后的发展趋势。

3制丝系统的整体控制层次分析
系统的结构按照“集中管理、综合监控、分段控制”的原则来设计,整个系统按功能可分为三个层次。

即:集中监控层、设备控制层、和设备层。

三个层次在功能上相对独立,但在组织结构上又相互依托。

它是一个具有灵活配置、组态方便的多级计算机网络系统。

系统各功能层所涉及的内容和范围不同,实现功能的
系统平台也不尽相同。

现场设备层包括许多现场的水分检测仪、温度检测仪、各种皮带电机、切丝机、回潮筒、电子秤等等。

整个控制系统的所有控制命令都在这里得到实现,并且得到控制对象的反馈信息。

设备控制层的中央处理器向集中监控层计算机发送现场设备状态、生产数据工艺参数等信息,同时接受来自监控层计算机系统的计划调度信息、配方数据及其它控制命令,向下控制生产线设备层上的所有现场设备,完成具体的生产任务。

集中监控层计算机系统向上连接生产管理层计算机,获取生产计划、物料调度信息、配方数据信息,向下采集现场设备的状态及各种生产数据,并归档和上报,完成对现场设备的监控操作等。

系统采取人机界面+PLC的结构模式,梗处理段和梗丝处理段的PLC分别通过所选的输入模板采集各个执行机构的信息,传送到各自的CPU,经过内部程序处理,把输出送到各自的0P35显示或通过输出模板送到各自的执行机构,使其执行相应的操作。

在程序里通过联动信号来协调这两段的工作,由于梗丝处理段紧接在梗处理段后面,通常梗丝处理段先启动,再给梗处理段一个信号,梗处理段也相继启动;当停止生产的时候,梗处理段先停止,再给梗丝段一个信号,梗丝段也相继停止;当梗丝段意外停止的,也要及时给梗处理段信号,使其相继停止,这样可以防止物料在生产线上的堆积,排除故障后可使生产迅速恢复。

4结语
本文主要探讨了制丝生产线过程自动化工艺,并在此基础上重点提出了制丝系统的整体控制层次分析,以及整体自动化控制方案。

参考文献
[1]殷红梅,孙亚明,高安邦.烟厂环境监测系统的机电一体化改造设计[J].自动化与信息工程,2007,28(4).
[2]夏秀芳,彭威,吕希胜.卷烟厂制丝线生产过程建模与计划仿真[J].机械设计与制造,2009,05.。