摘　要：加香机作为制丝生产线的关键设备，主要是按照产品配方设计要求，将香精准确均匀地施加到烟丝上，达到提调卷烟风味、充实香气和改善卷烟吸味的目的；因此加香过程控制的均匀稳定，对卷烟产品内在品质有着非常重要的影响。论文就加香机加香装置的控制方式和功能设计进行了探讨，以达到进一步提高加香过程控制精度，满足制丝工艺控制要求的目的。

关键词：加香机；PLC；控制系统；设计；加香精度

中图分类号：TP文献标志码：A文章编号：-（）05--09

年，昭通卷烟厂进行了制丝生产线技改，新安装了昆明船舶设备集团有限公司生产的kg/h加香机，用来对混合烟丝进行加香处理。在制丝加工工艺中，加香机主要用于将烟用香精均匀地添加到烟丝中，达到提调香味、充实香气和改善卷烟的吸味，并使之保持卷烟风格稳定持久的目的。

1加香机的工艺任务

加香机的工艺任务主要是按照产品设计要求，对混合后的烟丝按照一定加香比例进行加香，确保香精准确、均匀地施加到烟丝上。加香后的成品烟丝供卷包车间进行卷接和包装，其工艺流程图如下图1，控制的设备平面图如图2。加香过程中须确保烟丝流量均匀稳定，电子皮带秤和加香计量泵、流量计计量准确，计量精度0.5％，加香精度1.0%。管路清洁干净，无堵塞，喷射角度准确。采用压缩空气喷射香精，工作压力符合工艺设计要求，喷嘴畅通，香精雾化适度。

FB32.2:皮带输送机SR32.4:振动输送机FT32:加香机SR32.3:振动输送机DB32.1:电子皮带秤VS32.1:计量管

2加香机的构成

加香机主要由加香机主机和加香装置两部分构成，加香机主机由滚筒、传动系统、手动顶起装置、管路系统、排潮系统等构成,如图3所示。滚筒是烟丝的承载体，滚筒内壁装有导料板和抄板，滚筒轴心线与水平面成3°的下倾角，使滚筒内的烟丝能够不断地翻动、掺合、均匀、松散地向出料口方向流动，同时进行加香处理。

加香装置由管路系统、喷嘴、加香泵、气动阀、香料罐、质量流量计及电控系统组成(如图4）。管路系统包括料液管路、压缩空气管路、清洗水管路。双介质喷嘴以压缩空气为动力，将料液雾化后喷射在烟丝上。配置2个升/罐的平顶贮料罐。加香流量精度要求较高，因此一般选用三联柱塞泵，确保料液喷射压力符合工艺要求。气动阀通过阀岛控制，实现管路在预填、生产、回收、清洗清吹四个状态切换。质量流量计用来检测料液瞬时流量及累积量，并将检测信号反馈实现PID控制。

3加香机控制要求

香精经预填管道预填到喷嘴处后，由中控组合启动，线控开始按逆物料方向顺序启动设备，加香机滚筒由变频器和传动装置带动旋转，当经过电子皮带秤的烟丝进入滚筒时，由压缩空气将香精雾化后均匀喷射在烟丝上，加香装置通过加香系统对配置好的香精溶液按产品配方规定准确、均匀地施加到烟丝上。滚筒内的烟丝由于滚筒的轴向倾斜及滚筒内抄板的疏导作用，使得混合烟丝能够松散、均匀地自动向出料口方向流动。

加香料液量多少由加香机PLC控制，电子秤把来料瞬时流量和累计重量信号送到加香系统进行处理，将所得设定加香量与质量流量计检测到的加香量进行比较、处理后，控制变频器输出频率以改变电机转速，使泵输出香料的流量随电子秤测得烟丝流量的多少而改变，从而达到按比例定量加香料的自动控制。

3.1加香装置设备配置

1）在加香泵的出口设置了压力检测传感器，用于加香管路堵塞的故障报警；

2）所有气动阀门都加装阀门反馈装置；

3）混丝加香系统设备清洗用自来水（冷水）清洗；

4）现场贮存罐的配置及功能；

5）罐底部设置称重传感器，用于罐内料液重量检测，具备最小储量和超量程报警功能；

6）罐顶部设置搅拌器，减速机定速搅拌。

3.2控制模式要求

3.2.1自动控制模式

控制系统在自动方式下，实现对各设备的自动控制，包括电机启/停、故障处理（声光报警等）、执行机构的动作以及必要的自动状态下的手动操作功能；同时，根据与线控PLC通讯采集物料和相关设备的压力、流量等过程工艺参数，按一定算法调节回路的控制变量，最终满足各工艺参数的要求。各设备在启动时，应按照烟丝流动的反方向顺序启动，每相邻设备之间的起动间隔一定时间，减少设备起动对电网的冲击，带有测控元件的设备，其动作次序按照生产工艺确定,以防堵料。

3.2.2单机控制模式

控制系统提供单机操作功能，实现人工对加香机每台电机进行启动/停止操作以及对单机阀门测试功能等操作，方便设备的维修。

3.2.3闭锁控制模式

在闭锁控制模式下，系统进入禁止控制模式，所有电机、电磁阀和其它控制器件无论通过现场或操作屏上的“启动”都不能启动。

4加香机系统控制设计

4.1控制系统的主要结构及功能

线控提供加香机前电子秤的全部数据及信息交互后，加香机控制系统采用西门子PLC完成加香精度控制、主机驱动控制以及工艺报警等功能。并提供与加香机有关的工艺配方参数、料桶调度、设备状态信息、过程数据及设备控制参数等数据信息接口。

电柜内的子站采用ETS系列模块和器件对设备上的控制元器件进行信号采集和控制。对普通电机的驱动控制采用ETS系列的普通电机起动器，与主控器之间通过Profinet网络进行通讯；对有调速要求的采用变频器控制，变频器采用丹佛斯公司的FC系列产品，安装于主机设备上，与主控器之间通过Profinet网络进行通讯。

4.2控制系统的网络拓扑结构设计

加香机PLC主控制器采用西门子公司S-2PN/DP，设置一个控制柜，控制柜内安装PLC主控器、I/O子站、电源等，系统配置以太网、Profibus_DP接口，往上可以同车间集中监控层进行通讯与数据交换，向下可以同设备仪表联网，采集加香所需的信号并实现相关控制。控制系统预留以太网RJ45接口，硬件组态如图5，网络结构如下图6。

4.3加香机主机设备的状态设计

根据加香机主机所处工作阶段不同，设计分别进入和退出以下4种状态：“基本、准备、生产、尾料”。

4.3.1基本状态

当加香机不处于其它3种状态中的任何一种时，它就处在“基本”状态。

4.3.2准备状态

加香机预填管道完成并组合启动后，且入口电子秤无流量，即进入“准备”状态，等待物料到来，进行生产。

4.3.3生产状态

每批烟丝生产开始时，当“电子皮带秤有料”且“电子皮带秤→加香机入口延时时间”到，加香机即进入“生产”状态；如果是故障停机后带料起动，加香机直接从“基本状态”，立即进入生产状态，在生产状态下，系统程序自动启动加香控制回路。

4.3.4尾料状态

在生产过程中，当电子皮带秤无料时，且延时一定时间，加香机即进入“尾料”状态。在尾料过程中，若电子皮带秤又来料了，加香机又自动转入“生产”状态。进入尾料状态后，控制系统自动进入尾料处理程序，结合系统参数内设定的各种尾料处理参数对烟丝进行加香。

4.4加香装置料桶的状态设计

料桶指的是单个独立料桶，各个料桶都根据其所处工作阶段不同，可依次进入和退出以下5状态：“空闲、清洗、备料、待用、占用”。

4.4.1空闲状态

当某个料桶不处于“清洗、备料、待用、占用”任何一种状态时，该料桶即处于“空闲”状态。只要某料桶处于“空闲”状态，即可对该料桶的阀和电机进行单机操作,“空闲”状态相当于该料桶的单机状态。

4.4.2清洗状态

当某个料桶处于“空闲”状态，且该料桶没有被选中时，按下加香机该料桶“清洗”按钮，该料桶即进入“清洗”状态。系统自动控制打开料桶顶部的清洗水阀，当料桶内的水加到一定重量时，系统自动启动搅拌电机进行搅拌。当料桶内水的重量达到一定重量时，系统自动关闭清洗进水阀，同时打开该料桶底部的排污阀，当料桶内的水重量低于一定重量时，自动关闭搅拌电机。当料桶内的水排空时，系统自动结束“清洗”状态，并转入“空闲”状态。

此外，当加香机进入管路“清洗状态”时，所选中的目标桶也同时进入料桶“清洗状态”，执行以上料桶清洗功能。

4.4.3备料状态

当料桶清洗干净后，根据生产需要与否，即可进行备料，当某一料桶备料确认数据后备料操作完毕。

当组合停止且加香机无烟草信号出现时，若确有必要，可按下“释放”键，料桶就又回到“备料”状态。可再按下“释放”，料桶就又回到“空闲”状态。设置此操作功能的目的是方便现场的返料和清洗操作，但操作应小心谨慎，必须是生产完毕时，确有必要才能操作。

4.4.4待用状态

当某一料桶在备料状态时，按下“备料完毕”，该料桶即进入“待用状态”，当料桶处于“待用状态”时，若确有必要，可按“备料”，使该料桶返回“备料状态”。“待用状态”不能直接释放到“空闲状态”。因为在“空闲”状态下，料桶的“单机”操作有效，若有不慎可能会把不该打开的阀门打开，造成生产事故。

4.4.5占用状态

当某一料桶处于“待用状态”被系统选中时，系统组合起动后，该料桶即进入“占用状态”，一旦某一料桶进入“占用状态”，该料桶的现场操作功能即被系统自动封锁，不能进行操作。

4.5操作界面控制设计

根据系统控制要求，采用西门子WINCCFlexible设计控制画面如下图7、图8、图9。

内容来源万方数据，刘义龙，熊富海，童建星，崔文波，索文博，若有侵权联系删除

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