卷煙廠香料廚房加香加料雙管道控制系統的設計

摘要：本文針對某卷煙廠制絲香料廚房系統的單管道控制，在生產過程中葉片加料工藝點和混絲加香工藝點存在換牌時間長的缺點，設計了一種混絲加香和葉片加料雙管道控制系統，實現了香糖料的配制、輸送、噴加、回收和清洗等主要功能。通過雙管道控制的技術改造，有效降低了工人勞動強度，充分發揮香料廚房系統的作用，顯著提高香料廚房設備的效率。

關鍵詞：香料廚房 雙管道控制 ControlNet/DeviceNet總線 雙

閉環PID

0 引言

當前，卷煙行業工業企業的現代化技術改造和革新方向是要全面實現企業生產、管理信息一體化。本文針對生產過程中葉片加料工藝點和混絲加香工藝點存在換牌時間長的缺點，基于香料廚房系統平臺，設計開發了一種混絲加香和葉片加料雙管道控制模式，有效解決了原有工序的不足。

1 香料廚房系統控制原理

香料廚房系統又叫香糖料廚房，主要由原料的貯存計量，成品料液的調制、貯存、輸送，成品料液的現場跟蹤施加等三個部分組成。它的作用是負責全廠制絲加料加香工藝中所有香糖料的調制、貯存及現場的定比施加。

1.1 系統結構 香糖料廚房系統用于對制絲線上所有卷煙牌號的各型號料液（葉片料、梗料、混絲香料等）進行原料自動配比、集中調制、統一貯存、科學調度。根據原料的準備、計量配比及輸送，至牌號料液的調制、貯存及計量發送的工藝流程，設計了香糖料廚房系統的設備結構組成。其中，原料層設備主要由液態原料貯罐、固態原料熬煮貯罐、泵及工藝管道等組成，以完成原料的備料、分類貯存、固液轉化、計量配比、自動輸出等工藝功能。調制層設備主要由若干只調制罐、泵、過濾器及工藝管道等組成，以完成制絲線上用各牌號料液的調制功能。貯存層設備主要由若干只牌號料液貯存罐、泵及工藝管道等組成，以進行每班或每日所有卷煙牌號用各型成品料液的暫時貯存，等待制絲線上各加料/加香點的調用。控制層主要由低壓控制柜及其PLC、計算機、變頻器、電子秤傳感器及其變送器、閥島和I/O總線控制箱等設備組成。

香料廚房系統采用ControlNet/DeviceNet總線網絡，主要包含1號監控機、2號監控機、ROCKWELL可編程控制器、變頻器、閥島、稱重變送器、電機啟動器等組成。采用ControlNet控制網絡，實現監控計算機、ControlLogix系統及車間制絲線集控系統之間的連接，BL20 I/O模塊、變頻器和帶DeviceNet接口德國FESTO公司的閥島作為從站，采用DeviceNet進行通訊。

1.2 控制功能 ①香料廚房系統負責完成制絲線上葉片糖料、梗絲香糖料和混絲香料的配比、調制、貯存和供給等全套工藝過程，并負責制絲線葉片糖料、梗絲糖料、梗絲香料和混絲香料共四個加料加香點的定比跟蹤噴射。②根據香糖料廚房的設備規模和功能，控制系統主要采用兩門電氣控制柜，一套ControlLogix，兩套DeviceNet設備網，香料廚房內和現場加料加香采用圖爾克公司的BL20系列分布式I/O，它們都掛在DeviceNet設備網上。③FESTO閥島分10個節點掛在DeviceNet設備網上。④變頻器、電子秤、溫度傳感器和泵等實時性很強的傳感器和執行器件均通過DeviceNet設備網與控制系統相連。⑤系統具有手/自動功能選擇。手動功能時，可對一些設備手動啟/停，方便故障維修及設備維護；自動功能時，根據操作指令，自動完成各項功能。

2 加香加料雙管道控制系統

原有香料廚房系統現場葉片加料工藝點和混絲加香工藝點為單管道送料控制模式，現改造為雙管道送料控制模式，其為香料廚房系統中一相對獨立的子系統，與香糖料的調制、輸送共用一套控制系統。

2.1 設計方案 雙管道控制順序流程如圖2-1所示，單管道控制順序流程如圖2-2所示。

從葉加料單管道設備流程圖和雙管道設備流程圖中可看到由于加香加料單管道控制在換牌時，回收、水清洗和吹掃這三個順序都要經過加香加料點和香料廚房之間很長的管道，故花費的時間比較多。若進行雙管道的控制，假設要換牌用B線送料，則換牌前先用A線回收，先用一定時間把現場罐的料液全部吹掃到A管道和相對應的貯存罐，然后在現場完成水清洗和吹掃現場罐及管道，由于現場管道短，容易清洗和吹掃干凈，故在換牌號時所用的時間就大大減少。

2.2 控制原理 各加香加料點根據制絲線集控系統所給的信號啟/停料液的噴射，且噴射過程均為閉環PID自動跟蹤調節方式，依據加香/加料比例參數自行根據物料瞬時流量實施調節，真正做到多來多加，少來少加，不來不加。同時，在一次PID調節的基礎上，將瞬時累計精度誤差參與控制，實施二次PID調節，確保瞬時的加料（香）精度控制在±1% 以內，最終加料（香）精度控制在±0.5%以內，充分保證煙絲的質量。其控制示意圖如圖2-3所示。

2.3 系統投運效果分析 雙管道系統與改造前的單管道系統相比具有明顯的優勢。改造前后系統在更換生產牌號時所需時間對比如下表2-1、表2-2所示：

從以上兩個表可知，改造后換牌時間顯著減少，實現了提高生產效率的目標。

3 結束語

本文結合某卷煙廠制絲線香料廚房系統的生產的實際情況，針對葉片加料工藝點和混絲加香點在使用過程因更換牌號時間長，影響工作效率，提出對其進行由單管道送料系統改造為雙管道送料系統的方案，以適應生產靈活多變的需求。

實際使用情況表明，通過實現對葉片加料和混絲加香進行雙管道控制系統的改造，提高該卷煙廠香料廚房在液料配制、輸送、噴加、回收和清洗過程的自動化程度，保證制絲生產線更換卷煙牌號時，香料廚房控制的加香加料點更換料液牌號時由原來的17分鐘縮短到目前的5分鐘，降低工人勞動強度，提高生產效率。

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作者簡介：朱潤銘（1977-），男，廣西人，工程師，碩士，卷煙設備維護與管理；陸劍鋒（1978-），男，廣西人，工程師，研究生，卷煙設備維護與管理。