制絲線節能控制的研究與應用

山東中煙工業有限責任公司青州卷煙廠 劉愛平 潘 玲

1.前言

隨著計算機技術、網絡技術、通訊技術、自動控制技術的發展，國內煙草行業的制絲生產線大都已成功的實現了管控一體化，實現了制絲線的網絡化、數字化。

當前，企業為了提高自身的市場競爭力，不斷的優化工藝流程，提高產品質量，提出了工藝流程再造工程。針對工程研究新的控制，開發新的控制程序，節約能源消耗，將是各行各業經濟新的增長點。

2.提出問題

我廠制絲分為葉片工藝線ZS1、葉絲工藝線ZS2、梗工藝線zs3、摻配加香工藝線zs4四條工藝線，采用分組柔性化加工生產工藝，延長了各工藝線的工藝流程。底層采用S7-400PLC(可編程序控制器)程序控制，上層采用集中控制。各工藝線設備從最前端一臺順序啟動，整線運行。整線運行模式、中間緩存柜、計量管的使用及跨廠房送料加工，延長了設備空轉待料時間，延長了設備磨損時間、增大了能源的消耗。PLC的應用，使得控制能力增強，優化制絲線控制方式，創新控制程序，實現制絲線節能控制。

3.分析問題

3.1 制絲線分段工藝過程的分析。

3.1.1 葉片工藝線ZS1的運行控制

葉片工藝線ZS1自動完成開包、切片、回潮、除雜、攙兌、一次加料、二次加料等加工過程。

3.1.2 葉絲工藝線ZS2的運行控制

葉絲工藝線ZS2自動完成回潮、切絲、烘絲、攙兌等加工過程。

3.1.3 梗工藝線zs3的運行控制

梗工藝線zs3自動完成洗梗、潤梗、壓梗、切絲、加料、烘絲、分選、加香等加工過程。

圖2.1 制絲各工藝線過程控制框圖

圖3.2.1 設計連鎖數據通訊的電路示意圖

圖3.2.2 連鎖數據通訊的硬件組態圖

圖3.3.1 確定技術路線

圖3.3.2 數據傳遞方向

3.1.4 摻配加香工藝線zs4的運行控制

摻配加香工藝線ZS4自動完成摻配、加香等加工過程。

3.2 制絲各工藝線過程控制框圖(見圖2.1)

生產過程中，設備運行有兩種狀態，一是組合啟動，整線運行狀態；二是組合停止狀態。

4.解決問題

4.1 確定節能最佳方案

為了實現節能控制，我們提出了多種方案。并對提出的方案，采用模擬實驗或現場調查，從自動化程度、節能效果、可靠性、安全性、預計有效性、經濟性等方面確定了最佳方案。

4.1.1 最佳的控制模式—單元控制

單元控制模式把各個工藝線劃分為若個控制單元，根據物料的走向，逐個單元自動啟動運行。

4.1.2 最佳輸料模式—變頻調速輸料

采用變頻調速輸料：縮短了料頭、料尾送料時間，能最大限度的減少設備空轉，提高工藝線流量的穩定性。

4.1.3 最佳的硬件配置—采用西門子CPU416-3可編程控制器

西門子6ES7416-3XL04-OABO CPU416-3可編程控制器具有MPI、PROFIBUS、PROFINET三中接口，程序內存大(2.8M)，執行速度相對快，能滿足節能控制需要。

4.1.4 選擇最佳的連鎖方式—同一PLC內采用軟件連鎖方式，PLC間硬件+軟件連鎖方式

同一PLC內采用軟件連鎖方式，PLC間硬件+軟件連鎖方式優點：充分發揮軟件連鎖和硬件連鎖方式的優點，最大限度的減少連鎖失真。

4.1.5 選擇最佳的控制程序結構—標準功能塊，分態調用

在生產過程中，制絲線自動啟動運行有兩種狀態，一是空車啟動運行，二是載料啟動運行。空車啟動運行，按控制單元啟動。載料啟動運行，設備必須從前到后順序啟動，整線運行，次運行模式適用標準功能塊，分態調用。

4.2 硬件組態

4.2.1 設計連鎖數據通訊的電路示意圖(見圖3.2.1)

4.2.2 連鎖數據通訊的硬件組態圖(見圖3.2.2)

4.3 編寫控制程序

4.3.1 確定技術路線(見圖3.3.1)

4.3.2 數據處理

數據傳遞方向見圖3.3.2

4.3.3 編寫控制程序

根據設計的電路圖，確定具體的輸入、輸出地址。使用S7程序控制語言，根據確定的技術路線和具體的節能控制方法，編寫葉片線ZS1、葉絲線ZS2、梗線ZS3、摻配加香線ZS4節能控制程序。

4.3.4 模擬調試

為了保證本次項目活動的成功，編寫好節能控制程序后，首先在監控計算機上，模擬調試節能控制程序。

4.3.5 在線使用

根據設計的電路圖，在各個子站中安裝線路，通過工業以態網，下載控制程序到PLC中，現場調試控制程序，并在線使用。

5.結論

制絲投料生產時，各條工藝線設備按單元啟動運行，即后單元設備啟動運行，前一單元設備處于啟動待機狀態，當物料到達，前單元設備自動啟動運行。

制絲線節能控制的應用，減少了設備空轉時間及設備磨損，提高了設備有效作業率，更加穩定了產品質量。

[1]李發海,王巖.電力拖動基礎[M].北京:清華大學出版社,1994.

[2]《工廠常用電氣設備手冊》編寫組.工廠常用電氣設備手冊2版[M].北京:中國電力出版社,1998．

[3]任致程,任國雄.電動機軟起動器實用手冊[M].北京:中國電力出版社,2006.

[4]電工與電子基礎[M].機械工業出版社.