制絲生產(chǎn)中斷料自動采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

馬曉燕，尹旭梅,段三青

(1.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，山東 濟南 250014；2.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟南卷煙廠，山東 濟南 250104)

卷煙產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量主要在于煙絲加工的過程，完善的過程質(zhì)量控制是制絲生產(chǎn)的首要任務(wù)。車間為保證在制品流量穩(wěn)定，實現(xiàn)由結(jié)果控制向過程控制轉(zhuǎn)變，對車間的煙絲加工過程質(zhì)量提出了更高要求，要求對生產(chǎn)過程中的斷料進行控制，從而更好地提高最終產(chǎn)品質(zhì)量。

1 存在的問題

由于自動化流水線生產(chǎn)作業(yè)的斷料自動采集沒有發(fā)現(xiàn)已有的研究或?qū)崿F(xiàn)方法，車間最初要求集控操作工關(guān)注實時采集數(shù)據(jù)，人工檢查歷史趨勢圖，記錄斷料情況，歷史趨勢圖見圖1。根據(jù)圖1歷史趨勢圖可以直觀地看出，當(dāng)綠色的秤流量出現(xiàn)中斷時，表示生產(chǎn)過程出現(xiàn)了斷料。此種檢查方法簡單易行，但在實施過程中發(fā)現(xiàn)人工檢查費時費力，同時由于車間管理將斷料作為考核指標(biāo)對工段進行考核，使得操作工不愿意反饋斷料情況，瞞報、漏報現(xiàn)象時有發(fā)生。而車間目前共有4條生產(chǎn)線的18處工藝點需要關(guān)注，白班管理人員復(fù)核難度較大。為此，查閱資料，最終利用集控系統(tǒng)中工業(yè)自動化組態(tài)軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中斷料數(shù)據(jù)的自動采集與處理，實現(xiàn)了車間對斷料數(shù)據(jù)的控制要求，提高了機電維修工對設(shè)備保養(yǎng)的力度和操作工對過程監(jiān)控的力度。

圖1 歷史趨勢圖

制絲生產(chǎn)中斷料自動采集系統(tǒng)基于工業(yè)自動化組態(tài)軟件從現(xiàn)場PLC中獲取的實時物料流量數(shù)據(jù)，在組態(tài)軟件腳本中判斷物料是否出現(xiàn)中斷，將中斷時候的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄入SQL數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)庫中對記錄的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)過濾，并使用開發(fā)軟件編寫斷料原因錄入及統(tǒng)計程序，以便操作人員、技術(shù)人員對斷料情況進行記錄并處理。

2 技術(shù)實現(xiàn)

2.1 工業(yè)自動化組態(tài)軟件中實現(xiàn)斷料數(shù)據(jù)判斷及寫入數(shù)據(jù)庫中

由于集中監(jiān)控系統(tǒng)中已實現(xiàn)對現(xiàn)場PLC工藝數(shù)據(jù)的采集，在工業(yè)自動化組態(tài)軟件中編寫條件腳本，利用秤流量及累計量數(shù)據(jù)實現(xiàn)斷料情況自動記錄。在腳本中用到的I/0變量及內(nèi)存變量有：皮帶秤流量、秤累計量、斷料開始時間、結(jié)束時間、斷料工藝點、斷料開始班次、斷料標(biāo)志位，斷料時的秤累計量。

以秤累計量大于一個定值為判斷條件增加腳本：當(dāng)條件為真時斷料標(biāo)志位置0，此條件保證了不會將正常生產(chǎn)中批與批之間的中斷記入數(shù)據(jù)庫中，且去掉料頭數(shù)據(jù)(見圖2初始化程序)。

圖2 初始化程序

當(dāng)生產(chǎn)開始后，每1s判斷一次。當(dāng)秤流量<1000時(遠少于正常過料)，將斷料標(biāo)志位置1，記錄下生產(chǎn)班次、批次、工單號、開始時間、秤累計量等相關(guān)信息，當(dāng)秤流量再次>1000時，記錄下結(jié)束時間，將記錄寫入數(shù)據(jù)庫中。對所有生產(chǎn)線需要記錄的工藝點編寫上述腳本。見圖2正常生產(chǎn)時斷料判定及記錄。腳本中的具體數(shù)值根據(jù)生產(chǎn)實際進行修改即可。

圖3 正常生產(chǎn)時斷料判定及記錄

2.2 數(shù)據(jù)庫中對記錄到斷料表中的數(shù)據(jù)進行整理

數(shù)據(jù)庫中斷料記錄表字段為：斷料開始時間、結(jié)束時間、斷料工藝點、斷料開始班次、斷料時的秤累計量、本批次累計量，斷料原因。其中本批次累計量在本批次生產(chǎn)結(jié)束時檢查是否有斷料，如有，則將本批次累計量寫入斷料記錄表中，以便在后期過濾掉料尾數(shù)據(jù)[3]。斷料原因為操作工根據(jù)實際情況人工錄入。

由于數(shù)據(jù)通訊過程中難免存在干擾，有時會出現(xiàn)一個極短時間的斷料記錄數(shù)據(jù)(如1秒鐘間隔的斷料)，另外在生產(chǎn)到料尾時，有時操作工清掃皮帶秤衛(wèi)生也可能會出現(xiàn)短暫的過料現(xiàn)象，也會被當(dāng)成斷料記入數(shù)據(jù)庫中。為此，利用數(shù)據(jù)庫的存儲過程功能，編寫程序，對斷料記錄表中數(shù)據(jù)進行處理，只有斷料間隔超過一定時間并且斷料時的秤累計量與本批累計量超過一定數(shù)額的數(shù)據(jù)方認為有效，以保證過濾掉的斷料不會對工藝指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。

下面為數(shù)據(jù)庫中程序示例，實現(xiàn)了將斷料數(shù)據(jù)根據(jù)條件從斷料臨時表中寫入斷料匯總表中(斷料超過1min，去掉料尾50kg)。

insert duanliao_table

select * from duanliao

WHERE DATEDIFF(second, b_time, e_time) > 60 and abs(end_total - now_total) > 50

2.3 開發(fā)管理程序，人工錄入斷料原因

為了方便技術(shù)人員綜合掌握生產(chǎn)斷料中的設(shè)備問題，對設(shè)備故障及時處理與反饋，使用數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件編寫斷料原因統(tǒng)計程序，由跟班集控操作工根據(jù)實際情況收集錄入斷料原因，白班技術(shù)人員可根據(jù)斷料發(fā)生的工藝點、頻次等及時對設(shè)備進行維護。

表1 斷料情況記錄的部分數(shù)據(jù)

2.4 故障停機率計算統(tǒng)計

由于不同線別生產(chǎn)時間不同，簡單對斷料進行次數(shù)和時間的統(tǒng)計，容易造成某個線別生產(chǎn)時間較短的情況下，雖然斷料停機次數(shù)與停機時間從表面上看較少，但其實設(shè)備故障率較高，不能真實地反映設(shè)備的維修保養(yǎng)情況。為此，我們將斷料與相應(yīng)線別的生產(chǎn)時間相關(guān)聯(lián)，根據(jù)車間需求，進行車間、工段、維修班組、生產(chǎn)線別等按月計算故障停機率。

圖4 故障停機率計算

3 應(yīng)用效果

斷料自動采集系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)通過后期對歷史趨勢圖數(shù)據(jù)進行抽查比對，驗證了數(shù)據(jù)的準確性，實現(xiàn)了斷料數(shù)據(jù)自動采集。通過斷料自動采集系統(tǒng)的可靠運行，車間制定了合理的考核方案，有效提高了維修人員與操作人員的責(zé)任心，使車間生產(chǎn)斷料得到了較好的控制，降低了斷料次數(shù)和斷料時間，提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。此系統(tǒng)成功應(yīng)用后，為降低切絲機啟停次數(shù)，減少刀頭刀尾的牛毛絲數(shù)量，根據(jù)切絲機流量在生產(chǎn)時基本恒定的前提，將斷料采集系統(tǒng)應(yīng)用到切絲機上，通過切絲機在一批生產(chǎn)中的啟停次數(shù)與后續(xù)皮帶秤累計量的關(guān)聯(lián)，制定合理的次數(shù)要求，使操作工通過觀察、調(diào)整前后關(guān)聯(lián)設(shè)備的運行情況來控制切絲機啟停，減少牛毛絲數(shù)量，降低消耗。

此系統(tǒng)經(jīng)過長期運行，穩(wěn)定實用，填補了自動化流水線生產(chǎn)作業(yè)中自動采集斷料情況的一項空白，并成功申請國家發(fā)明專利(專利號：ZL200610043409.7)。