张晓峰

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南郑州 450016）

1 背景及意义

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心制丝部梗丝柜共有4 组对顶柜，一共8 个柜子组成（图1）：梗丝柜1-4柜出料端的皮带输送机，与生产线2 和生产线3 的梗丝掺配喂料机联机，所以只能给生产线2 和生产线3 的梗丝掺配供料；梗丝柜5-8 柜出料端的皮带输送机与生产线1 的梗丝掺配喂料机联机，所以只能给生产线1 梗丝掺配供料。

图1 梗丝柜平面示意

在实际生产中，分组供料的设备布局会带来以下3 个问题：

（1）梗丝柜实际利用率较低。生产线1 生产的牌号梗丝掺配量较多，而生产线2 和生产线3 生产的牌号梗丝掺配量较少。梗丝柜虽然有8 个柜子，但由于分组供料的原因，当5-8 柜梗丝存料量不足时，1-4 柜即使梗丝存料量较多也无法代替5-8柜供料。反之亦然。

（2）梗线排产难生产效率低。由于分组供料的原因，梗线排产计划需要根据3 条生产线的梗丝掺配量，随时调整确定是1-4 柜进料还是5-8 柜进料。一旦排产不当，则有可能出现因为梗丝供料不足生产线停机等待的情况，也可能出现储梗丝柜明明有空柜但还需要等待进柜的问题。

（3）假期前后增加职工工作量。制丝部放假长时间停机的话，为保证余存梗丝质量，放假前需要将梗丝柜中的多余梗丝接出存放，假期结束生产前还需要将梗丝续入梗丝柜。由于分组供料的原因，放假前梗线排产时，1-4 柜和5-8 柜都需要至少一柜有梗丝。所以会有更多的多余梗丝需要职工接出存放和续入梗丝柜。

针对以上3 个问题，实现梗丝柜1-8 柜出柜互通改造是很有必要的。所以提出了梗丝柜出料互通的改善课题，最终实现梗丝柜1-8 柜出料互通，8 个柜子都能为3 条生产线梗丝掺配供料。

2 现状分析

梗丝柜1-4 柜出柜后的梗丝，通过4 个单向皮带输送机M45、M48、M49、M50 输送后，到达双向皮带输送机M51（图1）。按照生产线2 和生产线3 的梗丝掺配流量比例控制M51 的正反向运行，完成两个生产线的梗丝掺配供料。梗丝5-8 柜出柜后的梗丝，通过两个单向皮带输送机M46 和M47 的输送，完成生产线1 梗丝掺配供料。因为缺少联机互通设备，梗丝柜1-4柜无法给生产线一梗丝掺配供料，梗丝柜5-8 柜无法给生产线2 和生产线3 的梗丝掺配供料。

3 方案制定

梗丝柜1-4 柜与5-8 柜出柜之间要实现出料互通，首先需要提出互通设备联机方案。攻关组成员集思广议，经过现场多次勘查和讨论，提出两个互通设备联机方案。

3.1 方案1

（1）梗丝柜1-4 柜出料皮带机M45 与5-8 柜出料皮带机M46，均由单向运行改为双向运行。

（2）从1-4 柜出料皮带机M45 反向出料端，到5-8 柜正向出料口的皮带机M47 之间增加3 条皮带机。

（3）梗丝柜1-4 柜出柜的梗丝，经由反向运行的出料皮带机M45 和新增加的3 条皮带机，输送到皮带机M47，完成对生产线1 梗丝掺配的供料。

（4）梗丝柜5-8 柜出柜的梗丝，经由反向运行的出料皮带机M46，输送到皮带机M48，完成为生产线3 和生产线2 梗丝掺配的供料（图2）。

图2 方案1 梗丝柜改造平面示意

3.2 方案2

（1）梗丝柜5-8 柜出料皮带机M46 由单向运行改为双向运行。

（2）移动皮带机M48 离开原有位置到合适距离，在梗丝柜1-4 柜出料皮带M45 和5-8 柜出料皮带M46 之间，增加1 条双向运行的皮带机，正向出料端与皮带输送机M48 对接。

（3）从新增双向皮带机的反向出料端，到5-8 柜正向出料口的皮带机M47 之间增加3 条皮带机。

（4）梗丝柜1-4 柜出柜的梗丝，经由反向运行的新增双向皮带机和新增加的3 条皮带机，输送到皮带机M47，完成对生产线1 梗丝掺配的供料。

（5）梗丝柜5-8 柜出柜的梗丝，经由反向运行的出料皮带机M46，输送到皮带机M48，完成对生产线3 和生产线2 梗丝掺配的供料（图3）。

图3 方案2 梗丝柜改造平面示意

3.3 确定最优方案

攻关组经过讨论，在总体成本、施工周期和维保便利性等方面对比后，最终确定方案2 为最优方案。通过综合分析和模拟实验，攻关组认为该方案可行，可以实施。

4 方案实施

由于本次改善时间紧任务重，所以在梗丝柜出柜互通确定出最终方案后，需要提前进行以下工作：

（1）设计制作并安装联机互通输送设备。

（2）根据方案中输送设备布局进行电气线路的设计并布线。

（3）编写设备的控制程序和开发人机界面。

以上工作完成后最后进行联机调试设备和带料优化控制程序。

4.1 输送设备的设计定制与安装

攻关组成员在梗丝柜现场经过认真测量，确定了增加的4条皮带机安装位置及设计尺寸，以及M48 皮带机需要移动的距离。增加的4 条皮带机利用旧设备根据设计尺寸改造后，按照需要的距离移动并调整M48 皮带机，再将4 条皮带机安装到位，对皮带张紧度进行了调整和皮带机电机进行安装和固定。

4.2 电气控制元件的安装与布线

（1）设计并安装一个I/O 子站箱：①安装分布式I/O 子站的接口模块、电源模块、I/O 模块及控制4 条新增皮带机的馈电器等电气模块，连接电源线及相关的信号线；②安装4 个皮带机电机的隔离开关，并将隔离开关上的隔离开关信号、手动启停信号和指示灯信号接到I/O 模块，连接隔离开关到电机馈电器的电源线。

（2）在设备现场安装I/O 子站箱。将新增I/O 子站箱安装到梗丝柜现场：①安装电机电源线的线槽，将电机电源线连接到子站箱的隔离开关；②连接子站箱电源线和PN 网线，将子站箱并入梗丝加香段控制系统。

（3）子站箱上电前的线路检测。上电前，应使用多用表检测电机线及信号线是否存在短路或断路的情况，还要用绝缘检测仪器检测电机的绝缘是否满足电气安全要求。

4.3 编写控制程序及人机界面完善

最优方案确定以后，梗丝加香段控制程序和画面开发与设备制作与安装同步进行。

4.3.1 系统硬件添加与调试

（1）硬件配置与下载。按照新增子站箱的信号模板配置，在PLC 的硬件配置中添加新增的I/O 子站，同时将控制出料皮带机M46 电机的单向馈电器更换为双向馈电器。编译后下载到梗丝加香段控制系统中。

（2）硬件检测与调试。子站箱上电后，监控I/O 子站是否在线和存在故障，监控I/O 信号确认隔离开关信号、启停信号等是否与I/O 信号是否对应，测量模块供电电源电压是否满足等。

4.3.2 出柜控制原则

（1）在正常生产过程中按照原来输送路线，梗丝柜1-4 按柜优先给生产线2 和生产线3 掺配段供料，梗丝柜5-8 柜优先给生产线1 掺配段供料。

（2）梗丝柜1-8 柜出柜同时给生产线1、生产线2 掺配段供料时，考虑到生产线1 掺配比例大，同时启动供料时优先给生产线1 供料。

（3）当3 条生产线均需要梗丝掺配时，需要出柜的梗丝流量较大，采用改善前的出柜方式，而不使用1-4 柜或5-8 柜同时给3 条生产线供料的出柜方式，避免出现堵料。

4.3.3 编写控制程序

新增的4 条皮带输送机，其中1 条双向皮带输送机M69，3条单向皮带输送机M68、M70 和M71，并且M71 与穿墙皮带输送机M47 对接（图4）。

图4 方案2 梗丝柜改造平面示意

（1）梗丝柜1-4 柜出柜单独给生产线一掺配段供料时，M69 皮带输送机反向运行，物料再经过皮带输送机M68/M70/M71 到穿墙皮带机M47 实现供料。通过单击画面增加的切换信号“切换到八千新路径”按钮，完成梗丝柜1-4 柜给生产线1 掺配供料。

（2）梗丝柜5-8 柜出柜单独给生产线2 和生产线3 掺配段供料时，出料皮带机M46 反向运行，M69 皮带输送机反向运行，在经过皮带输送机M48/M49/M50/M51 实现供料。通过单击画面增加的切换信号“切换到五千新路径”按钮，完成梗丝柜5-8 柜给生产线2 或生产线3 掺配供料。

（3）梗丝柜1-4 柜出柜同时给生产线1、生产线2 掺配段供料时，在提高梗丝柜底带运行频率增加梗丝出料量的基础上，M69 双向皮带输送机正反向运行实现给生产线1 和生产线2 供料。M69 双向皮带输送机正反向运行时间的设定，根据掺配主秤设定流量和梗丝掺配比例，计算两条生产线梗丝设定流量的比例，按照比例分配M69 双向皮带输送机正反向的运行时间。这里需要单击“切换到八千新路径”按钮，完成梗丝柜1-4 柜出柜同时给生产线1、生产线2 掺配段供料。

（4）梗丝柜5-8 柜出柜同时给生产线1、生产线2 掺配段供料时，生产线1 供料通过出料皮带M46 正向运行，经过穿墙皮带输送机M47 输送。生产线2 供料通过出料皮带M46 反向运行，双向皮带输送机M69 正向运行供料。根据掺配主秤设定流量和梗丝掺配比例，计算两条生产线梗丝设定流量的比例，按照比例分配出料皮带M46 正反向的运行时间。这里需要单击“切换到五千新路径”按钮，完成梗丝柜5-8 柜出柜同时给生产线1、生产线2 掺配段供料。

（5）梗丝柜1-4 柜给生产线一掺配供料，同时5-8 柜给生产线2 或生产线3 掺配供料时，需要单击“切换到八千新路径”按钮，梗丝出柜后经由M69 反向运行，通过新增带输送机M68/M70/M71 输送到穿墙皮带输送机M47，完成梗丝柜1-4 柜出柜给生产线一掺配段供料；同时单击“切换到五千新路径”按钮，梗丝出柜后经由M46 反向运行，M69 正向运行到达皮带输送机M48，完成梗丝柜5-8 柜出柜给生产线2 掺配段供料。

（6）根据实际出柜量，梗丝柜1-8 柜储柜信息进行实时更新。

4.3.4 完善人机界面

（1）增加皮带输送机M69、M68、M70、M71 的电机状态信号：准备好蓝色，运行时绿色，关闭隔离时黄色闪烁，跳闸时红色显示。增加双向皮带输送机电机M46 和M69Z 正反运行方向指示。

（2）在生产控制界面增加“8K 新增路径”用于控制新增的4条皮带输送机M69、M68、M70、M71；新增“3K5K 新增路径”用于控制出料皮带M46 反向运行，

4.4 设备调试与带料优化

（1）手动控制模式下，单机运行新增的M69、M68、M70、M71四条皮带输送机，以及出料皮带机M46 和皮带输送机M48，可以正常通过隔离开关上手动启停按钮实现皮带输送机停止和运行。同时查看人机界面上电机状态信号与正反方向指示是否正确。

（2）自动控制模式下，模拟带料运行。单击“切换到八千新路径”按钮，梗丝柜1-4 柜单独给生产线一供料；单击“切换到五千新路径”按钮，梗丝柜5-8 柜单独给生产线2 或生产线3供料，以及梗丝柜1-8 柜同时给生产线1 和生产线2 供料都可以实现。

（3）自动控制模式下带料运行时，通过提高梗丝柜底带频率调整梗丝柜出柜梗丝量，可以满足一条线供料或两条线同时供料时需要的梗丝量。

（4）自动控制模式下带料运行时，在确保梗丝喂料机预填充料满的情况下，启动梗丝柜1-8 柜同时给生产线1 和生产线2 供料。在生产过程中两条线需要供料时优先供应生产线1 都可以实现。

5 结论

改进后在生产过程中经过带料运行，梗丝柜1-8 柜可以给3 条生产线供料，实现了改善目的。本次改善不仅方便梗丝线更加合理的安排生产计划，避免生产期间等待梗丝柜出完料才能进料的情况，提高生产效率，还减少职工劳动时间以及每天需要保养梗丝柜的数量、放假前需要接出保存的多余梗丝量，降低了员工的劳动强度。