天津科技大学2013届本科生毕业设计

第三节 控制系统功能及其特点

1批次任务管理功能

管理计算机从MES系统接收生产批次任务，并把生产批次任务分解下发至相应的控制段监控机。监控计算机有3种控制选择模式，分别为MES控制/ 远程控制/ 本地控制。正常生产时，选择MES控制模式，控制系统执行由管理计算机分解后的MES系统下发的批次任务；当MES系统出现故障时，选择远程控制模式，控制系统执行在监控机上手工录入的批次任务；当需要在现场调试、检修设备时，选择本地控制模式，可以通过现场的启动、停止按钮对电机进行本地控制。 2集中监控功能

监控计算机通过图形化界面对生产线进行实时监控。控制功能包括生产线的控制模式选择，工艺参数和设备参数的设定，生产线启动、停止操作等。监视功能采用图形界面，并完全按照生产线工艺流程布置，具有生产线设备单机，分段或全局工艺流程运行状态显示以及工艺参数和设备参数的实时显示功能。监控机上还具有安全权限管理设置功能，操作人员或系统管理人员进入监控系统必须先登录，通过不同用户身份的安全级别进行权限控制 ,从而保证系统的安全、正常运行。

3生产报表，统计功能

每一批任务完成自动形成生产报表，包括任务批次号、使用的配方参数、开始和结束时间，重要工艺指标的最大、最小、平均值及标准偏差等统计参数，便于质检部门评价产品质量。 4设备控制功能

控制系统具有手动和自动两种工作方式，维修设备时，采用单机手动方式；正常生产时，采用自动方式。在手动方式下，操作员可以在现场通过本地开关盒上的按钮完成电机的启停，通过现场操作终端画面上的按钮实现单个电磁阀的通断。在自动方式下，操作员可通过工艺段监控计算机操作画面上的启动/停止功能键实现对生产线的自动控制，最终满足工艺参数的要求。 5电机保护和紧急断电功能

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控制系统对每台电机都提供保护功能，同时提供紧急断电功能，在各工艺段关键位置设置明显的紧急按钮，以备在紧急情况下能迅速切断整个工艺段的动力电源和控制电源。

6回路控制功能

对需要调节的润叶筒温度、增温增湿机压力、加香流量等进行PID回路控制，回路控制画面如下所示。PID参数在监控机上设置，有手动和自动两种控制模式。在手动控制模式时，各回路控制器输出由操作员直接输入数据调节；在自动控制模式时，各回路控制器输出由

PID

软件自动调节。

7在线诊断功能

控制系统可以在线诊断工艺段或主机设备启动条件是否满足，并提示尚未满足的条件，为操作人员的操作提供指导。控制系统的运行非常依赖于网络，一旦出现网络故障，会导致工艺段甚至整个生产线停产，通过网络在线诊断可以对工业以太网和现场总线故障显示、定位，为维修人员快速排除网络故障提供帮助。 8报警功能

各工艺段均有完善的故障声光报警及消除声光报警功能，可在监控机上对报警进行确认和复位，并通过不同颜色区分报警的状态，是故障已消失，还是仍处于故障状态。 9变频控制功能

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喂料机上的提升带及贮柜底带等需调节转速的电机均采用变频器进行控制，并选装Devi2ceNet接口网卡，使各段变频器均以现场总线方式与PLC通讯，实现数字化信息交换。

第四节 分组加工工艺的特殊功能

采用分组加工工艺时，传统方式中的一个品牌配方被分成若干子模块，这些子模块分别经KLK薄板式烘丝机和HDT气流式烘丝机加工 ,再进到叶丝暂存柜中贮存，待整个配方的所有子模块加工完毕后，才允许出料至掺配、加香 ,制成成品烟丝。 1叶片处理

采用分组加工工艺时，子模块生产批次最大投料量为24000kg，而贮叶柜的最大贮存能力只有8000kg，因此贮叶柜控制系统增加了不停机情况下的自动换柜功能，可以保证连续生产，提高了设备使用效率。 2叶丝暂存柜进料

由于KLK薄板式烘丝机和HDT气流式烘丝机可以并行生产，因此与普通贮柜不同，叶丝暂存柜可以同时接受两条生产线的进料任务，叶丝暂存柜控制系统任务管理程序在设计中充分考虑了这个特点，满足了工艺要求。在多个模块先后进入多个暂存柜的情况，控制系统首先判断模块是否属于同一个配方，如果不同，则不允许进料同时提示操作人员；当暂存柜内只有一个配方，且只有部分子模块时，由于柜内所贮存的烟丝并非一个完整的品牌配方，因此控制系统将贮柜出料设定为锁定状态，不允许出料同时提示操作人员；待该品牌的全部模块均已进柜完毕，将多个模块组装成为品牌配方后，控制系统才允许暂存柜出料。 3叶丝暂存柜出料

多个暂存柜内的品牌配方组装完毕后，为保证品牌的均匀一致性，要求多个暂存柜同步出料，并且出柜的相对误差小于±0.5%。为保证出柜精度，在暂存柜底带安装了轴编码器，用于精确检测暂存柜底带运行的距离。由于需要保证的是相对误差，因此任选一个暂存柜作为基准柜，另外一个暂存柜作为比较柜；运行时，将两个编码器的反馈计数比较，误差大于设定值时，调节比较柜的底带变频器速度，从而保证暂存柜的出料同步，控制原理如下暂存柜底带同步控制原理图所示。经实测，同步出料时的相对误差小于±0.5%，满足工艺要求。

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第三章 烟草自动化物流工艺设计

第一节 概述

随着自动化物流系统在国内各卷烟厂制丝、卷接包生产线的物料贮存、处理和供应上的逐步应用，可实现大规模卷烟生产中的原料自动配方、辅料自动供应、成品自动配送、备件自动存取，使卷烟厂的物料流动与转移更趋合理。物流系统自动化已成为提高烟草企业自动化水平和管理水平的重要手段，对节约人力和土地资源、加快资金周转、提高生产效率和产品质量都具有重要意义。基本设计思想卷烟自动化物流涉及打叶复烤、制丝、卷接包生产过程以及物料处理、搬运作业、仓库管理、信息系统等方面。在规划过程中要把物料搬运过程中的所有环节（包括运输、装卸、储存、生产和包装等）当作一个整体的物流系统来考虑，并要与卷烟厂的布置密切结合，使卷烟厂的物料流动科学合理，缩短物料流动周期，实现卷烟厂整体规划和总体效益的最佳化。物流设计要以流动的观点作为出发点，并贯穿整个设计的始终，以保证人流、物流、信息流达到合理化，并运用系统分析的方法求得系统的整体优化；整个规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复迭代、并行设计的过程，也就是通过从系统到局部，又从局部到系统的不断反馈，最后使整个方案得以修正完善。在保证物料流量的前提下，工艺流程和设备布局要尽量简洁，从而减少投资并提高系统运行的稳定性。总体工艺设计物料情况物料的外形尺寸、重量及包装形式是物流设计中最先考虑，也是最重要的影响因素，后续的设备选型、性能设计都是围绕物料而确定的。物料包括使用的物料和相关的载体，载体主要有托盘类（木质、钢、塑料等）和箱类（钢、塑料等）。卷烟企业中一般使用四向进叉式欧式托盘，主要规格有：1200mm×1000mm×150mm（用于成品、辅料），1200mm×800mm×150mm（用于纸箱烟包、夹板烟包、箱皮、烟箱、丝束）。片烟、烟梗、膨胀烟丝一般放在箱体中，箱体底部结构尺寸类似于托盘，便于叉车、堆垛机、自导引车（AGV）作业。烟机备件根据尺寸大小和重量的不同，可分别存储在托盘（1200mm×1000mm×150mm）、钢箱、塑料小箱中。纸箱烟包由于在运输和存放过程中经常受压变形，尺寸变化范围较大，设计时应充分考虑实际的最大变形量，并以此作为相关设备选型和工艺设计的依据。丝束进入生产线前要求恒温、恒湿，所以可存储在

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