制絲線混絲摻配段關(guān)鍵參數(shù)預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)

劉楓 曹潔穹 陳培榮

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠，陜西寶雞 721013）

制絲線混絲摻配段關(guān)鍵參數(shù)預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)

劉楓 曹潔穹 陳培榮

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寶雞卷煙廠，陜西寶雞 721013）

目前煙草系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)模式是借鑒其他先進(jìn)行業(yè)的使用經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)煙草行業(yè)自身特性的自主使用模式的研發(fā)相對(duì)欠缺，對(duì)于煙草制絲生產(chǎn)中部分工序出現(xiàn)的問(wèn)題僅能做到事后數(shù)據(jù)的溯源、查找，很多特色數(shù)據(jù)庫(kù)的使用模式有待優(yōu)化。生產(chǎn)過(guò)程中部分工序出現(xiàn)的故障苗頭、事故隱患無(wú)法進(jìn)行前期預(yù)警，這是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集及分析能力而言是一種浪費(fèi)，同時(shí)也說(shuō)明煙草行業(yè)對(duì)于自身工藝過(guò)程利用先進(jìn)技術(shù)提升工藝保障水平能力的一種研究性缺失，為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在煙草行業(yè)的適應(yīng)性應(yīng)用水平，提高生產(chǎn)管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，該領(lǐng)域的研究就顯得勢(shì)在必行。

數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)挖掘故障預(yù)警

數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)單位或是一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的通用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它存儲(chǔ)的是屬于企業(yè)和事業(yè)部門、團(tuán)體和個(gè)人的有關(guān)數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是從全局觀點(diǎn)出發(fā)建立的，按一定的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行組織、描述和存儲(chǔ)。其結(jié)構(gòu)基于數(shù)據(jù)間的自然聯(lián)系，從而可提供一切必要的存取路徑，且數(shù)據(jù)不再針對(duì)某一應(yīng)用，而是面向全組織，具有整體的結(jié)構(gòu)化特征。對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)而言數(shù)據(jù)的采集、匯總、歸類、整理等功能均為基本功能，在此基礎(chǔ)之上依據(jù)行業(yè)自身特點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的分析、預(yù)警、指導(dǎo)等功能是進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)庫(kù)使用水平的重要標(biāo)志。煙草行業(yè)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間雖然較早，但在進(jìn)一步提升使用水平方面所做的工作比較欠缺，目前為止各煙廠鮮見對(duì)數(shù)據(jù)功能進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)和規(guī)劃的，故經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)警功能這種對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)功能的進(jìn)一步探索，對(duì)于煙草行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用能力提升是一次很有助益研究。

1 主要內(nèi)容

（1）分析制絲中控?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)中混絲摻配段的歷史數(shù)據(jù)，獲得影響制絲工藝質(zhì)量的指標(biāo)，制定出每個(gè)指標(biāo)的標(biāo)桿值，設(shè)置該指標(biāo)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)定跟蹤生產(chǎn)的批次，在制絲過(guò)程中，從中控?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)中采集所述批次產(chǎn)品的所述指標(biāo)值。

（3）對(duì)采集到的所述指標(biāo)值進(jìn)行分析，與所述步驟（1）中獲得的該指標(biāo)的標(biāo)桿值進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的所述指標(biāo)值超出所述指標(biāo)的數(shù)據(jù)控制上限或下限時(shí)，進(jìn)行報(bào)警顯示。

2 研究方法

（1）根據(jù)制絲線的特點(diǎn)及工藝關(guān)注度，確定關(guān)鍵工藝點(diǎn)為主線摻配段。

（2）對(duì)關(guān)鍵工藝點(diǎn)的工藝參數(shù)進(jìn)行解析，確定與之相關(guān)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和工藝關(guān)聯(lián)參數(shù)。

（3）對(duì)確定的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)分析，并收集這些數(shù)據(jù)的判斷經(jīng)驗(yàn)，該過(guò)程為本項(xiàng)目的研究重點(diǎn)，需要分析大量的歷史數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系。

（4）將分析歷史數(shù)據(jù)所得來(lái)的數(shù)據(jù)相關(guān)性和收集整理的人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合，匯總解析成邏輯關(guān)系框圖。將邏輯關(guān)系框圖轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)一步可被數(shù)據(jù)庫(kù)變成使用的邏輯梯形圖。將邏輯梯形圖編寫成與現(xiàn)有系統(tǒng)相兼容的程序功能塊。

3 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)分析

（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，選定生產(chǎn)量較大的“猴王磨砂”品牌生產(chǎn)過(guò)程作為本次項(xiàng)目研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)主線摻配段生產(chǎn)過(guò)程中葉絲秤和梗絲摻配秤一年內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集（包含2000個(gè)批次，6000個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包有200個(gè)有效數(shù)據(jù)，共120萬(wàn)個(gè)），采集的數(shù)據(jù)與主秤的數(shù)據(jù)對(duì)比，尋找數(shù)據(jù)規(guī)律。

（2）由于主線摻配段梗絲摻配是按照葉絲的一定比例來(lái)確定，摻配精度直接影響煙絲的品質(zhì)，在同一個(gè)批次下，通過(guò)分析葉絲主秤1702、梗絲摻配秤1732B和加香前混絲秤1759的歷史累積流量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，篩選出有效數(shù)據(jù)，制作數(shù)據(jù)曲線。

1）由于三個(gè)電子秤從在時(shí)間上的延時(shí)，當(dāng)同一物料通過(guò)三個(gè)秤時(shí)，要準(zhǔn)確處理各個(gè)秤的時(shí)間關(guān)系，經(jīng)過(guò)程序分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，物料從1702秤開始到達(dá)摻配秤總共需要時(shí)間t1，再經(jīng)過(guò)t2后到達(dá)1759秤，以此為基準(zhǔn)計(jì)算同一物料。

2）由于數(shù)據(jù)庫(kù)采集關(guān)系，電子秤1702秤的采集時(shí)間是間隔5秒，其余2個(gè)秤的采集時(shí)間間隔是25秒，以此要對(duì)1702秤的采集數(shù)據(jù)篩選，將0秒到25秒中間的4個(gè)數(shù)據(jù)處理掉三個(gè)秤的采樣時(shí)間都變成25秒，方便后面數(shù)據(jù)處理。

（3）數(shù)據(jù)分析。

1）先設(shè)定1702秤累積流量數(shù)據(jù)為Q1，1732B累積流量數(shù)據(jù)為Q2，1759秤累積流量為Q3，當(dāng)Q1加上t1后的Q2值（設(shè)為Q4），應(yīng)當(dāng)?shù)扔趖2的Q3值，但實(shí)際上Q3≤Q4（主要原因有以下2個(gè)方面，其一為加香前篩分混合煙絲中的煙末；其二為物料過(guò)程中有水分和除塵的損失），以Q4和Q3的差值設(shè)為Q5。

如果在生產(chǎn)過(guò)程中，如果摻配工序的某個(gè)電子秤出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)的故障（如稱重傳感器漂移、皮重變化等）就會(huì)造成Q5發(fā)生較大的變化，但由于Q5是一個(gè)隨著物料重量變大而變大的有規(guī)律數(shù)值，不能直接用于報(bào)警的檢測(cè)值，因此需要將其與同樣變化規(guī)律的一個(gè)值進(jìn)行比值處理，得出一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，作為報(bào)警的檢測(cè)值，在這里將摻配主秤1702的累計(jì)重量作為比對(duì)值，得出比值K，公式為：K=Q1+Q2（t1）-Q3（t2）/Q1。

通過(guò)對(duì)近一年的正常物料數(shù)據(jù)（2000批次）的Q1和Q5運(yùn)算，我們發(fā)現(xiàn)，在同一時(shí)間內(nèi)Q1+Q2（t1）-Q3（t2）/Q1的值K小于等于0.013。

2）根據(jù)以上關(guān)系，我們可以通過(guò)監(jiān)控Q5數(shù)據(jù)來(lái)判斷摻配秤的真實(shí)運(yùn)行情況，并依據(jù)K值設(shè)置預(yù)警等級(jí)，當(dāng)0.013≤K≤0.018，在工控機(jī)顯示屏上提示，提示操作員注意摻配情況，及時(shí)查看監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；當(dāng)0.018≤K≤0.022，通過(guò)顯示屏和黃色報(bào)警器共同顯示，請(qǐng)修理工查看設(shè)備；當(dāng)0.022≤K時(shí)，紅色報(bào)警器響起，提醒設(shè)備故障，請(qǐng)立即停機(jī)檢查。

4 結(jié)果

（1）將整個(gè)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果編制為可以在系統(tǒng)中正常發(fā)揮功能的程序，邏輯運(yùn)算功能在ORAOLE數(shù)據(jù)庫(kù)中完成。

（2）將程序邏輯圖轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫(kù)程序，并由IFIX5.1系統(tǒng)完成最終的報(bào)警界面制作，嵌入原有制絲中控控制系統(tǒng)中，確保該程序塊功能與原有系統(tǒng)風(fēng)格、字號(hào)、圖形等表現(xiàn)方式完全相同。

（3）通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)每個(gè)報(bào)警等級(jí)分別進(jìn)行了10次測(cè)試，均可準(zhǔn)確進(jìn)行報(bào)警，且沒(méi)有發(fā)生誤報(bào)的情況，證明該程序模塊達(dá)到了預(yù)期的效果，可以滿足該類故障的檢測(cè)需求，并可在今后向其他線段進(jìn)行推廣。

陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目“制絲生產(chǎn)過(guò)程中原料消耗分析模型的建立及應(yīng)用研究”（BA000-YA15036）。