制絲線設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)判異功能開發(fā)

袁書豪，薛 梅

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

煙廠制絲生產(chǎn)線屬于自動(dòng)化流水作業(yè)，任何設(shè)備故障都可能影響局部或整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，給生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來不利影響，因此在制絲設(shè)備管理中，不斷降低生產(chǎn)過程中的設(shè)備小停機(jī)，保持生產(chǎn)的連續(xù)性，是提升過程控制能力、保證產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的有效途徑。

1 問題分析

制絲線設(shè)備種類較多，生產(chǎn)線長，覆蓋面廣，且主機(jī)設(shè)備、關(guān)鍵設(shè)備控制復(fù)雜，制絲部維修費(fèi)用控制壓力較大。通過不斷探索，建立了全員參與的日常點(diǎn)檢、專業(yè)點(diǎn)檢和精密點(diǎn)檢“三位一體”的設(shè)備3級(jí)點(diǎn)檢體系，掌控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。按照5定（定人，定期，定點(diǎn)，定質(zhì)，定量）的原則，明確規(guī)定了點(diǎn)檢周期，但由于周期的存在，對(duì)設(shè)備狀態(tài)的點(diǎn)檢監(jiān)控過程就必然是一個(gè)非連續(xù)性的、非實(shí)時(shí)的監(jiān)控過程。由于制絲線為連續(xù)化生產(chǎn)流水線，設(shè)備運(yùn)行過程中狀態(tài)不斷變化，僅依靠3級(jí)點(diǎn)檢無法實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)設(shè)備工作狀態(tài)發(fā)生較大偏離時(shí)，必然造成設(shè)備異?；蚬に囍笜?biāo)無法達(dá)標(biāo)而被迫停機(jī)。截止到2018年4月的年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，制絲線共發(fā)生斷流134次，其中由設(shè)備問題引起的停機(jī)118次，平均每月斷流11.2次。因此，制絲設(shè)備需要建立設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)控與評(píng)價(jià)機(jī)制，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行判異功能二次開發(fā)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備狀態(tài)變化情況進(jìn)行監(jiān)控和判斷，探索基于狀態(tài)的設(shè)備維修管理模式。

2 改進(jìn)內(nèi)容

2.1 建立設(shè)備狀態(tài)異常模型

綜合評(píng)價(jià)現(xiàn)有設(shè)備異常報(bào)警，以歷史小停機(jī)統(tǒng)計(jì)為依據(jù)，按照異常原因分類，建立統(tǒng)計(jì)或數(shù)學(xué)模型。將異常種類分為關(guān)鍵參數(shù)報(bào)警、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警、操作報(bào)警等，并進(jìn)行綜合開發(fā)。

2.1.1 關(guān)鍵參數(shù)報(bào)警

設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)：加料比例，加水量，加香比例，入口水分，入口瞬時(shí)流量，出口水分，蒸汽噴射比例，筒壁溫度，梗絲摻配比例，膨脹絲摻配比例等

通過實(shí)時(shí)監(jiān)控選定關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)偏離設(shè)置的預(yù)控線時(shí)，利用判異規(guī)則進(jìn)行判斷處理并輸出報(bào)警。制絲集控系統(tǒng)松散回潮筒體電機(jī)電流監(jiān)控如圖1所示。

2.1.2 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警模型

（1） 料罐缺料報(bào)警輸出。生產(chǎn)狀態(tài)、加料狀態(tài)（加料閥打開、流量計(jì)瞬時(shí)流量＞0）、料罐料液剩余重量可使用時(shí)間＜10 min（料罐料液剩余重量＜電子秤瞬時(shí)流量實(shí)際值×設(shè)定比例/600）,無稱重裝置的料罐可以按百分比進(jìn)行設(shè)定。

圖1 制絲集控系統(tǒng)松散回潮筒體電機(jī)電流監(jiān)控

（2）來料流量異常報(bào)警輸出。生產(chǎn)狀態(tài)、電子秤占用、(電子秤瞬時(shí)流量實(shí)際值-電子秤瞬時(shí)流量設(shè)定值)/電子秤瞬時(shí)流量設(shè)定值＞1%。

（3）加料泵異常報(bào)警輸出。加料泵運(yùn)行電流異常；加料泵運(yùn)行頻率異常。

（4）水分儀或流量計(jì)網(wǎng)絡(luò)異常。預(yù)熱或生產(chǎn)狀態(tài)掉網(wǎng)、牌號(hào)通道不正確。

（5）引射壓縮空氣壓力低。引射壓縮空氣壓力實(shí)際值小于設(shè)定值90%。

（6）提升帶堵料。堵料位光電開關(guān)遮擋時(shí)間＞3 s。

（7）電子秤異常。生產(chǎn)前即可發(fā)現(xiàn)電子秤跑偏、零點(diǎn)漂移、皮帶速率異常。

制絲集控系統(tǒng)滾筒電機(jī)預(yù)警界面如圖2所示。

圖2 制絲集控系統(tǒng)滾筒電機(jī)預(yù)警界面

2.1.3 操作報(bào)警

對(duì)生產(chǎn)相關(guān)重要操作進(jìn)行預(yù)警，操作錯(cuò)誤或操作造成生產(chǎn)沖突時(shí)報(bào)警。例如：預(yù)熱、清洗操作在不適合場合觸發(fā)，選柜沖突等。

2.2 程序設(shè)計(jì)

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）通過讀取終端設(shè)備數(shù)據(jù)，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)過邏輯運(yùn)算輸出報(bào)警范圍上傳至上位機(jī)。對(duì)報(bào)警模型進(jìn)行程序開發(fā)，工藝參數(shù)報(bào)警輸出閥值（報(bào)警值），可以是某些限定條件的并聯(lián)、串聯(lián)、混聯(lián)的輸出，將文本描述語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器控制語言，將設(shè)備異常狀態(tài)通過程序設(shè)計(jì)自動(dòng)識(shí)別和觸發(fā)。最終經(jīng)過輸出設(shè)備如上位機(jī)、語音報(bào)警裝置，播報(bào)異常位置或以可視化方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可控。

3 改進(jìn)效果

制絲設(shè)備狀態(tài)異常自動(dòng)判異對(duì)設(shè)備異常數(shù)據(jù)進(jìn)行二次開發(fā)，充分挖掘制絲集控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，為設(shè)備預(yù)防性維修提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，提高設(shè)備預(yù)防性維修工作的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。

（1）由于可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行隱患，預(yù)知設(shè)備關(guān)鍵環(huán)節(jié)隱患的發(fā)展先兆，提前采取措施進(jìn)行控制和恢復(fù)，減少生產(chǎn)過程中設(shè)備停機(jī)頻次，有效減少設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，僅6月降低設(shè)備維修費(fèi)用8.135萬元人民幣，停機(jī)次數(shù)減少到4.2次。

（2）提高設(shè)備維修管理水平。通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)判異及預(yù)警，可逐步了解設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)的變化規(guī)律，有利于指導(dǎo)和改善設(shè)備維修作業(yè)計(jì)劃，使設(shè)備維護(hù)更有針對(duì)性和科學(xué)性。

（3）模塊化、系統(tǒng)化自動(dòng)判異功能的開發(fā)設(shè)計(jì)，成為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的有效補(bǔ)充，定位設(shè)備異常位置，完善設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控體系，指導(dǎo)維修由人找問題向問題找人轉(zhuǎn)變。

（4）低投入高產(chǎn)出。依據(jù)制絲現(xiàn)有控制模式，無硬件投資，只要具備一定程序設(shè)計(jì)和通信功能開發(fā)能力，就可以進(jìn)行開發(fā)，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。