一种智能化甘油酯供给系统的设计与实现

李捷 张敏 徐迪 林聪

摘 要：针对某烟厂甘油酯集中供给项目，设计了一套基于PLC与触摸屏的甘油酯智能供给系统。系统可实现成型机甘油酯的用料精确计算、输送管道及罐体清洗、设备状况实时监控、故障自诊断等，可满足生产需求并向生产管控系统提供相应的生产数据。经验证，该系统可精确计算成型机甘油酯用量并形成相应的数据报告，为滤棒生产及甘油酯输送系统的改进提供依据。

关键词：PLC；甘油酯；智能化；供给系统

中图分类号：TH86 文献标识码：A 文章编号：

0.引言

滤棒作为过滤香烟的重要部分，随着制造加工业的不断发展，企业对滤棒的质量及产量要求越来越高。三醋酸甘油酯作为滤棒中必不可少的增塑剂，对醋纤丝束起到粘结固化作用，其品种和用量直接影响滤棒的硬度、弹性、透气性、口感等，进而影响滤棒的过滤效果。

在传统的甘油酯输送过程中，受温度影响甘油酯的流动无规律，实时用量时多时少，无法精确计算出成型机的实际甘油酯用量，在滤棒制作中便无法确定滤棒内甘油酯的实际用量，可能影响滤棒的质量；针对需要调香的滤棒，在更换滤棒品种或长时间停产时，由于高位罐至成型机段甘油酯未清洗干净，容易造成不同甘油酯之间的串味，严重影响滤棒使用效果；信息中心与操作现场距离比较遥远，控制室无法及时获取现场实时状况，系统各部分运行信息无法存档，无法对以往信息进行分析改进。因此针对以上问题，设计了一种智能化甘油酯供给系统，可对滤棒甘油酯用量进行精确计量，将相关数据反馈至数据采集中心，进行集中管理。

1.系统工艺流程

高位存储罐到达成型机采用自流式进料，当成型机储料箱中的甘油酯处于低液位时，向系统反馈要料信号，系统开启气动球阀QF1-1，甘油酯过滤后通过质量流量计进入成型机储料箱；储料箱中的甘油酯处于高液位时，系统关闭气动球阀，完成加料，通过质量流量计完成甘油酯用量统计，具体工艺流程图如图1所示。

当滤棒需要更换品种或长时间停产时，需将管道内甘油酯排空并清洗，首先手动关闭SF1-1，打开SF1-3，通压缩空气将甘油酯吹至成型机储料箱；关闭SF1-3，打开SF1-1和SF2-3，将管道内甘油酯吹至废料箱；然后关闭SF2-3，将水源通过高压冲洗管道及储存罐，清洗完毕后打开SF2-3进行排污；最后打开所有阀门，通压缩空气对管道及罐体进行吹干，完成系统的吹洗工作。

2.系统电控设计

电控设计采用西门子S7-1500系列PLC作为控制主站，底层各类输入/输出采用Profinet和Profibus-DP现场总线连接到相应的控制主站；系统配置一张西门子高性能CP网卡，可向上层管控系统传输所检测的运行参数和采集数据，并接受管控系统所发出的控制指令，实现系统的远程监控、数据采集；

每台成型机配置一个I/O控制箱，在箱内配置I/O模块和网络接口模块等，连接到PROFINET网络上与控制主站进行通信，现场控制箱对该成型机内设备进行单独控制，大量减少电缆布线量，便于安装和维护；

气动阀、质量流量计均通过Profibus-DP现场总线实现过程控制，不具备ProfiNet接口功能的设备可通过CP1542-5-PROFIBUS通讯模块与ProfiBus-DP总线连接至控制主站；

系统采用西门子TP1500触摸屏为现场操作终端，通过内置以太网卡连接到PROFINET网络上与控制主站通信，可动态显示整个系统的工艺流程图，同时对局部重要工艺流程提供更为详细的二级画面显示和实时工艺数据和趋势图，保证系统高效率运行；可对所有设备进行远程遥控操作，通过鼠标对现场设备启停、气动阀开闭进行操作；当引起误操作或操作失败时，系统会自动以中文菜单方式提供详细的信息提示，以便操作工采取相应的措施，杜绝误操作；有关参数超限报警及设备故障报警，系统发出声光提示，报出机组编号、位置、设备系统提供完善的报警功能，快速定位故障点，大大减少检修时间；

3.结语

该智能化甘油酯供给系统在原有甘油酯供给系统的基础上进行改进，利用PLC强大的控制功能，同时结合触摸屏良好的人机交互界面。通过在成型机上加装质量流量计，实现了滤棒成型机处甘油酯用量的精确统计；在高位罐与成型机之间增加清洗装置，在停产或更换滤棒品种时，及时对管道进行清洗解决了不同调香甘油酯之间串味的问题；通过网络化集控，完成相关信息的采集，生成相应的数据报表，为甘油酯输送系统的进一步设计和改进提供一定的借鉴和依据。

参考文献：

[1] 刘大庆.基于PLC的甘油酯输送系统设计[J].现代工业经济和信息化.2015，5（3）：85-87.

[2] 郭晓丽，吴晓.基于PLC的甘油酯液位控制系统设计[J].化工自动化及仪表.2012，39（12）：1567-1570.

[3] 徐兢，吴晓，杨天，等.基于液位检测的甘油酯供给系统用量计量方法实现[J].烟草科技.2012（10）：21-23.

[4] 陈慧敏.基于PLC变频器触摸屏综合利用自动化生产线控制系统的设计与应用[J].教育现代化.2016（04）：191-193.

[5] 柯葵，朱立明.流體力学与流体机械[M].上海：同济大学出版社，2009：259-262.

[6] 陈燕东，孟志强，张恒，等.基于雾化技术的三醋酸甘油酯自动喷雾系统的设计与实现[J].烟草科技，2010（9）：10-14