一種智能化甘油酯供給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李捷 張敏 徐迪 林聰

摘 要：針對(duì)某煙廠甘油酯集中供給項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了一套基于PLC與觸摸屏的甘油酯智能供給系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)成型機(jī)甘油酯的用料精確計(jì)算、輸送管道及罐體清洗、設(shè)備狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障自診斷等，可滿足生產(chǎn)需求并向生產(chǎn)管控系統(tǒng)提供相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)可精確計(jì)算成型機(jī)甘油酯用量并形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)告，為濾棒生產(chǎn)及甘油酯輸送系統(tǒng)的改進(jìn)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：PLC；甘油酯；智能化；供給系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0.引言

濾棒作為過濾香煙的重要部分，隨著制造加工業(yè)的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)濾棒的質(zhì)量及產(chǎn)量要求越來越高。三醋酸甘油酯作為濾棒中必不可少的增塑劑，對(duì)醋纖絲束起到粘結(jié)固化作用，其品種和用量直接影響濾棒的硬度、彈性、透氣性、口感等，進(jìn)而影響濾棒的過濾效果。

在傳統(tǒng)的甘油酯輸送過程中，受溫度影響甘油酯的流動(dòng)無規(guī)律，實(shí)時(shí)用量時(shí)多時(shí)少，無法精確計(jì)算出成型機(jī)的實(shí)際甘油酯用量，在濾棒制作中便無法確定濾棒內(nèi)甘油酯的實(shí)際用量，可能影響濾棒的質(zhì)量；針對(duì)需要調(diào)香的濾棒，在更換濾棒品種或長時(shí)間停產(chǎn)時(shí)，由于高位罐至成型機(jī)段甘油酯未清洗干凈，容易造成不同甘油酯之間的串味，嚴(yán)重影響濾棒使用效果；信息中心與操作現(xiàn)場距離比較遙遠(yuǎn)，控制室無法及時(shí)獲取現(xiàn)場實(shí)時(shí)狀況，系統(tǒng)各部分運(yùn)行信息無法存檔，無法對(duì)以往信息進(jìn)行分析改進(jìn)。因此針對(duì)以上問題，設(shè)計(jì)了一種智能化甘油酯供給系統(tǒng)，可對(duì)濾棒甘油酯用量進(jìn)行精確計(jì)量，將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋至數(shù)據(jù)采集中心，進(jìn)行集中管理。

1.系統(tǒng)工藝流程

高位存儲(chǔ)罐到達(dá)成型機(jī)采用自流式進(jìn)料，當(dāng)成型機(jī)儲(chǔ)料箱中的甘油酯處于低液位時(shí)，向系統(tǒng)反饋要料信號(hào)，系統(tǒng)開啟氣動(dòng)球閥QF1-1，甘油酯過濾后通過質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入成型機(jī)儲(chǔ)料箱；儲(chǔ)料箱中的甘油酯處于高液位時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉氣動(dòng)球閥，完成加料，通過質(zhì)量流量計(jì)完成甘油酯用量統(tǒng)計(jì)，具體工藝流程圖如圖1所示。

當(dāng)濾棒需要更換品種或長時(shí)間停產(chǎn)時(shí)，需將管道內(nèi)甘油酯排空并清洗，首先手動(dòng)關(guān)閉SF1-1，打開SF1-3，通壓縮空氣將甘油酯吹至成型機(jī)儲(chǔ)料箱；關(guān)閉SF1-3，打開SF1-1和SF2-3，將管道內(nèi)甘油酯吹至廢料箱；然后關(guān)閉SF2-3，將水源通過高壓沖洗管道及儲(chǔ)存罐，清洗完畢后打開SF2-3進(jìn)行排污；最后打開所有閥門，通壓縮空氣對(duì)管道及罐體進(jìn)行吹干，完成系統(tǒng)的吹洗工作。

2.系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)

電控設(shè)計(jì)采用西門子S7-1500系列PLC作為控制主站，底層各類輸入/輸出采用Profinet和Profibus-DP現(xiàn)場總線連接到相應(yīng)的控制主站；系統(tǒng)配置一張西門子高性能CP網(wǎng)卡，可向上層管控系統(tǒng)傳輸所檢測(cè)的運(yùn)行參數(shù)和采集數(shù)據(jù)，并接受管控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集；

每臺(tái)成型機(jī)配置一個(gè)I/O控制箱，在箱內(nèi)配置I/O模塊和網(wǎng)絡(luò)接口模塊等，連接到PROFINET網(wǎng)絡(luò)上與控制主站進(jìn)行通信，現(xiàn)場控制箱對(duì)該成型機(jī)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制，大量減少電纜布線量，便于安裝和維護(hù)；

氣動(dòng)閥、質(zhì)量流量計(jì)均通過Profibus-DP現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)過程控制，不具備ProfiNet接口功能的設(shè)備可通過CP1542-5-PROFIBUS通訊模塊與ProfiBus-DP總線連接至控制主站；

系統(tǒng)采用西門子TP1500觸摸屏為現(xiàn)場操作終端，通過內(nèi)置以太網(wǎng)卡連接到PROFINET網(wǎng)絡(luò)上與控制主站通信，可動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程圖，同時(shí)對(duì)局部重要工藝流程提供更為詳細(xì)的二級(jí)畫面顯示和實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)和趨勢(shì)圖，保證系統(tǒng)高效率運(yùn)行；可對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作，通過鼠標(biāo)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備啟停、氣動(dòng)閥開閉進(jìn)行操作；當(dāng)引起誤操作或操作失敗時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)以中文菜單方式提供詳細(xì)的信息提示，以便操作工采取相應(yīng)的措施，杜絕誤操作；有關(guān)參數(shù)超限報(bào)警及設(shè)備故障報(bào)警，系統(tǒng)發(fā)出聲光提示，報(bào)出機(jī)組編號(hào)、位置、設(shè)備系統(tǒng)提供完善的報(bào)警功能，快速定位故障點(diǎn)，大大減少檢修時(shí)間；

3.結(jié)語

該智能化甘油酯供給系統(tǒng)在原有甘油酯供給系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，利用PLC強(qiáng)大的控制功能，同時(shí)結(jié)合觸摸屏良好的人機(jī)交互界面。通過在成型機(jī)上加裝質(zhì)量流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了濾棒成型機(jī)處甘油酯用量的精確統(tǒng)計(jì)；在高位罐與成型機(jī)之間增加清洗裝置，在停產(chǎn)或更換濾棒品種時(shí)，及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行清洗解決了不同調(diào)香甘油酯之間串味的問題；通過網(wǎng)絡(luò)化集控，完成相關(guān)信息的采集，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，為甘油酯輸送系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供一定的借鑒和依據(jù)。

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