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[中图分类号] TD67
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0038-02
The intelligent System is Modularized in the FX6 Blade Silk On-site
Winnowing Machine Research and Application in Control
Cheng De-qiang，
Wang Shao-hua
[ Abstract]
the modular structure and working principle of the intelligent control system is a method ofin-siru winnowing that uses air as thesorting medium to sort solid waste according to density and particle size under the action of airflow. Lighter materials move up and horizontally underthe combined action of vertical airflow and inertial throwing， and fall into the conveying mechanisW while heavy materials fly diagonally downwarddue to the high levitation speed and vertical airtlow cannot support them. Secondary air selection box. Therefore， the wind sorting process is based on thesedimentation law of various solid particles in the air. Afrer the leaf silk is fed into the box by the feeding mechanism， under the combined action of xvindflotation and inertial throwing， classification and sorting are realized， and heavy objects such as metal， agglomerates， tobacco stems， stalk sticks， cokepieces， etc. pass When the miscellaneous outlet falls. light objects such as tobacco leaves and shredded tobacco are sent out of the box by the dischargingmechanism. Thereby achieving the purpose of tobacco winnowing， air delivery and flexible processing.
[ Keywords] intelligent modularization; in-situ winnowing; tobacco shred structure
模塊化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以符合不同产品的参数标准，以满足市场的不同需求的设计方法。通过就地风选模块化结构控制系统设计，要实现以下三个方而的目标。
（1）实现FX6型叶丝就地风选机的风速风压智能控制。
（2）实现根据我厂不同的加工生产牌号烟丝实现精准调节以满足就地风选后叶丝水分设计值。
（3）实现模块化控制，使设备性能满足多牌号不同参数的生产要求。
当前就地风选存在的问题如下。FX6型风选机通过后端的负压除尘管道将烟丝中的烟末和细小的碎烟丝收集到除尘管道中，除尘管道的负压吸尘及箱体的送风系统在箱体内形成一定的风速和风压，实现烟丝与牙签、结团物、烟梗、梗签、焦片等的分离，以提高烟丝的纯净度。由于我J‘生产牌号较多，换牌号较为频繁，不同牌号烟丝重量不同，烟丝比重不一，目前的控制模式是通过手动实时调整烘丝水分设定值，在除尘管道上装有一个机械调节阀用于手动调节阀门开度来控制负压除尘管道的风量和风压，以满足就地风选后叶丝水分设计值。需通过手动调节风选箱体上的调风阀来实现。但是人工手动控制无法实现精准调节，也会存在换牌号忘记调节的风险，达不到最佳的风选效果，同时增加操作人员的工作量。同时，风选后叶丝在不同季节风选前后水分散发差异较人，最大水分散失达1个百点分以上。风选后叶丝易出现外焦里嫩现象，烘丝加工强度稳定性差，叶丝实物质量波动较人，无法保障制丝过程的批内均匀性和批间稳定性。手动调节的不准确性会对风选的效果造成一定的影响，因此一种能实现智能控制风量和风压的设计成为一种亟待解决的课题。
除尘器结构现状及存在的问题：脉冲袋式除尘器由于清灰技术先进，气布比人幅度提高，故具有处理风量人、占地面积小、净化效率高、工作可靠、结构简单、维修量小等特点。除尘效率可以达到99%以上。是一种成熟的比较完善的高效除尘设备。理论上计算布袋除尘器除尘效率达99%，但实测中达不到，主要是漏风和阻力的影响，漏风率越低，除尘效果越好。阻力对除尘效果有一定影响，经常清空滤袋，减少阻力，可提高除尘效果。 （1）就地风选机原理及系统风量与除尘系统的关系。通过研究就地风选机工作原理、就地风选机结构现状及存在问题分析、就地风选系统风量与除尘系统的关系及原理等研究就地风选除尘负压参数等因素对风选后叶丝综合质量及过程消耗的影响。
（2）就地风选系统风量与风选效果的相关性研究。通过对各牌号就地风选机负压参数实验对比，研究就地风选机负压对叶丝水分、填充值、整丝率的影响，从而优化就地风选机参数，实现各牌号就地风选参数优化，提升批间质量稳定性。
（3）就地风选模块化结构及控制系统的设计与应用。就地风选模块化结构及控制系统设计思路是拟通过研究就地风选参数对风选后叶丝综合质量的影响，对智能模块化控制系统研究、就地风选机关键参数与风选效果相关性分析，根据不同规格牌号叶丝确立最佳参数值，同时对就地风选设备性能进行完善，通过中控下达输出模块模拟量值，实现模块化控制和安全精准的调节，解决多牌号小批量生产与设备性能单一矛盾的难题。
模块化设计是指在对一定范圍内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以符合不同产品的参数标准，以满足市场的不同需求的设计方法。通过就地风选模块化结构控制系统设计，实现以下三个方面的目标。
（1）实现FX6型叶丝就地风选机的风速风压智能控制。
（2）实现根据我厂不同的加工生产牌号烟丝实现精准调节以满足就地风选后叶丝水分设计值。
（3）实现模块化控制，使设备性能满足多牌号不同参数的生产要求。
物料在垂直气流中，风速达到物料悬浮速度时，物料在气流中处于震荡平衡态。风选除杂是利用烟丝和烟梗的悬浮速度不同的原理，来实现烟梗和烟丝的分离。烟丝经高速带以一定的角度和速度抛入风选口，在风选过程中使风速小于烟梗的悬浮速度，人于烟丝的悬浮速度，从而使烟梗落入剔除口，正常烟丝在惯性抛料和风力的共同作用下顺利通过剔除口，到达出料机构上达到分离净化的目的。
根据《卷烟制丝设备》烟草物料悬浮速度，烟梗的悬浮速度为5.8 m/s，烟丝的悬浮速度为4.0 m/s。因而悬浮风分器风选分离而风速取4.8～5.3 m/s。根据不同的品牌和烟丝的特性分别做实测数据进行模块化控制。
通过实验测试FX6型柔性就地风选机的各牌号生产过程就地风选各参数和风选牙签重量参数，如表1所示。
采用低压脉冲喷吹技术，清灰效率高，能耗低。使用直通式低压脉冲阀。喷吹压力只有0.2 - 0.4 MPa，具有阻力低、启闭快、清灰能力强的优点。由于清灰效果好、剧期长，降低了反吹气体的能耗。脉冲阀使用寿命长、可靠性好。由于喷吹压力低（ 0.2 - 0.4 MPa），脉冲阀膜片承受的压力和启闭时的冲击力较低。同时由于清灰剧期较长，脉冲阀开启次数相应减少，从而延长了脉冲阀的使用寿命，提高了脉冲阀的使用可靠性。除尘器采用分室脉冲反吹离线清灰方式，避免了粉尘被反复吸附的现象，提高了脉冲喷吹清灰的效果，降低了布袋阻力。
采用先进的PLC可编程序控制器控制除尘器的运行全过程。使用压差或定时两种控制方式，可靠性高，使用寿命长，便于用户操作和使用。气流在1 -3 m/s气流速度下，除尘效果最佳，一般风速控制在2 -4 m/s。
3.5.1 系统选型
①西门子300PLC CPU315-2DP;②西门子SM334 AI4/A02模拟量模块;③FKE010T可调节控制电动蝶阀;④工控电脑。
3.5.2 系统选型分析
（1）选用FKE系列电动执行器，其具有高智能、高防护性能、体积小、集成度高、使用寿命长、性能稳定等特点。可现场操作，也可远距离控制，适应于90°旋转的球阀、蝶阀、风门档板等其他适合于90。旋转的设备。可满足工业自动化控制管路的各种要求。广泛应用于多种工业领域，包括冶金、石油、化工、电J‘、印染、水处理、造船、烟草等。
（2）选用循环剧期短、处理速度高、指令集功能强人、可用于复杂功能产品、设计紧凑、可用于空间有限的场所、模块化结构的西门子300PLC控制系统。
（3）选用西门子WINCC，控制系统，西门子WINCC，具有包括所有SCADA在内的客户机/服务器系统。即使最基本的WinCC系统仍能够提供生成复杂可视化任务的组件和函数，并且生成画面、脚本、报警、趋势和报表的编辑器也是最基本的WinCC系统组件。与基于PC的控制器SIMATIC WinAC紧密接口，软/插槽式PLC和操作、监控系统在一台PC机上相结合。
此次系统控制选用WINCC+300PLC+电动蝶阀，这样在中控室只需轻点鼠标即可远程控制电动阀门的开启角度，无需控制人员到现场操作，同时得益于其配备的实时开启角度的反馈值可以看出其设定值与实际值是否相同，若不相同可及时发现，以免影响相关设备运行，也可以通过与其它设备连接实现与相关设备联动运行，使得相关设备运行控制更加高效
（1）自主设计了智能控制模块装置系统。实现就地风选中控批次参数下发和安全精准的调节，提高了设备自动化程度，解决了我厂多牌号小批量生产与设备性能单一矛盾的难题。
（2）建立了不同规格牌号叶丝最佳参数模型。通过对智能模块化控制系统研究、就地风选机关键参数与风选效果相关性分析的研究，提高了叶丝实物感官质量。实现了该工序各项参数优化，保障制丝过程批内均匀性和批间稳定性。
该项目自2019年8月就地风选机模块化控制系统方案制定，9月底设计方案完成，11月初实施现场机械和电器安装，并实施PLC程序设计、测试，12月开始带料试运行，试运行过程中进行了参数优化。历经6个月运行，性能稳定可靠无故障，同时设备正常运行，积累了丰富的工艺参数运行数据。
参考文献
[1]李春光，孙觅，刘强，等叶丝风选工艺实用性评价[J]烟草科技，
2010，43 （3）：5-7[2]姚光明，刘朝贤，尤长虹，等FX型就地风选器在制丝线上的应
用试验[J]烟草科技，2003 （8）：3-5.
[文献标志码]A
[文章编号]2095-6487 （2021） 02-0038-02
The intelligent System is Modularized in the FX6 Blade Silk On-site
Winnowing Machine Research and Application in Control
Cheng De-qiang，
Wang Shao-hua
[ Abstract]
the modular structure and working principle of the intelligent control system is a method ofin-siru winnowing that uses air as thesorting medium to sort solid waste according to density and particle size under the action of airflow. Lighter materials move up and horizontally underthe combined action of vertical airflow and inertial throwing， and fall into the conveying mechanisW while heavy materials fly diagonally downwarddue to the high levitation speed and vertical airtlow cannot support them. Secondary air selection box. Therefore， the wind sorting process is based on thesedimentation law of various solid particles in the air. Afrer the leaf silk is fed into the box by the feeding mechanism， under the combined action of xvindflotation and inertial throwing， classification and sorting are realized， and heavy objects such as metal， agglomerates， tobacco stems， stalk sticks， cokepieces， etc. pass When the miscellaneous outlet falls. light objects such as tobacco leaves and shredded tobacco are sent out of the box by the dischargingmechanism. Thereby achieving the purpose of tobacco winnowing， air delivery and flexible processing.
[ Keywords] intelligent modularization; in-situ winnowing; tobacco shred structure
1 概述
模塊化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以符合不同产品的参数标准，以满足市场的不同需求的设计方法。通过就地风选模块化结构控制系统设计，要实现以下三个方而的目标。
（1）实现FX6型叶丝就地风选机的风速风压智能控制。
（2）实现根据我厂不同的加工生产牌号烟丝实现精准调节以满足就地风选后叶丝水分设计值。
（3）实现模块化控制，使设备性能满足多牌号不同参数的生产要求。
2 就地风选机结构现状及存在问题分析
当前就地风选存在的问题如下。FX6型风选机通过后端的负压除尘管道将烟丝中的烟末和细小的碎烟丝收集到除尘管道中，除尘管道的负压吸尘及箱体的送风系统在箱体内形成一定的风速和风压，实现烟丝与牙签、结团物、烟梗、梗签、焦片等的分离，以提高烟丝的纯净度。由于我J‘生产牌号较多，换牌号较为频繁，不同牌号烟丝重量不同，烟丝比重不一，目前的控制模式是通过手动实时调整烘丝水分设定值，在除尘管道上装有一个机械调节阀用于手动调节阀门开度来控制负压除尘管道的风量和风压，以满足就地风选后叶丝水分设计值。需通过手动调节风选箱体上的调风阀来实现。但是人工手动控制无法实现精准调节，也会存在换牌号忘记调节的风险，达不到最佳的风选效果，同时增加操作人员的工作量。同时，风选后叶丝在不同季节风选前后水分散发差异较人，最大水分散失达1个百点分以上。风选后叶丝易出现外焦里嫩现象，烘丝加工强度稳定性差，叶丝实物质量波动较人，无法保障制丝过程的批内均匀性和批间稳定性。手动调节的不准确性会对风选的效果造成一定的影响，因此一种能实现智能控制风量和风压的设计成为一种亟待解决的课题。
除尘器结构现状及存在的问题：脉冲袋式除尘器由于清灰技术先进，气布比人幅度提高，故具有处理风量人、占地面积小、净化效率高、工作可靠、结构简单、维修量小等特点。除尘效率可以达到99%以上。是一种成熟的比较完善的高效除尘设备。理论上计算布袋除尘器除尘效率达99%，但实测中达不到，主要是漏风和阻力的影响，漏风率越低，除尘效果越好。阻力对除尘效果有一定影响，经常清空滤袋，减少阻力，可提高除尘效果。 （1）就地风选机原理及系统风量与除尘系统的关系。通过研究就地风选机工作原理、就地风选机结构现状及存在问题分析、就地风选系统风量与除尘系统的关系及原理等研究就地风选除尘负压参数等因素对风选后叶丝综合质量及过程消耗的影响。
（2）就地风选系统风量与风选效果的相关性研究。通过对各牌号就地风选机负压参数实验对比，研究就地风选机负压对叶丝水分、填充值、整丝率的影响，从而优化就地风选机参数，实现各牌号就地风选参数优化，提升批间质量稳定性。
（3）就地风选模块化结构及控制系统的设计与应用。就地风选模块化结构及控制系统设计思路是拟通过研究就地风选参数对风选后叶丝综合质量的影响，对智能模块化控制系统研究、就地风选机关键参数与风选效果相关性分析，根据不同规格牌号叶丝确立最佳参数值，同时对就地风选设备性能进行完善，通过中控下达输出模块模拟量值，实现模块化控制和安全精准的调节，解决多牌号小批量生产与设备性能单一矛盾的难题。
3 改进方案确定和实施
3.1 模块化设计方案
模块化设计是指在对一定范圍内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以符合不同产品的参数标准，以满足市场的不同需求的设计方法。通过就地风选模块化结构控制系统设计，实现以下三个方面的目标。
（1）实现FX6型叶丝就地风选机的风速风压智能控制。
（2）实现根据我厂不同的加工生产牌号烟丝实现精准调节以满足就地风选后叶丝水分设计值。
（3）实现模块化控制，使设备性能满足多牌号不同参数的生产要求。
3.2 FX6就地风选机智能控制的设计计算及选型
物料在垂直气流中，风速达到物料悬浮速度时，物料在气流中处于震荡平衡态。风选除杂是利用烟丝和烟梗的悬浮速度不同的原理，来实现烟梗和烟丝的分离。烟丝经高速带以一定的角度和速度抛入风选口，在风选过程中使风速小于烟梗的悬浮速度，人于烟丝的悬浮速度，从而使烟梗落入剔除口，正常烟丝在惯性抛料和风力的共同作用下顺利通过剔除口，到达出料机构上达到分离净化的目的。
3.3 悬浮式风力去杂装置悬浮风速的计算与除尘管道负压值实验对比分析
根据《卷烟制丝设备》烟草物料悬浮速度，烟梗的悬浮速度为5.8 m/s，烟丝的悬浮速度为4.0 m/s。因而悬浮风分器风选分离而风速取4.8～5.3 m/s。根据不同的品牌和烟丝的特性分别做实测数据进行模块化控制。
通过实验测试FX6型柔性就地风选机的各牌号生产过程就地风选各参数和风选牙签重量参数，如表1所示。
3.4 脉冲除尘器的工作原理及主要性能参数分析
采用低压脉冲喷吹技术，清灰效率高，能耗低。使用直通式低压脉冲阀。喷吹压力只有0.2 - 0.4 MPa，具有阻力低、启闭快、清灰能力强的优点。由于清灰效果好、剧期长，降低了反吹气体的能耗。脉冲阀使用寿命长、可靠性好。由于喷吹压力低（ 0.2 - 0.4 MPa），脉冲阀膜片承受的压力和启闭时的冲击力较低。同时由于清灰剧期较长，脉冲阀开启次数相应减少，从而延长了脉冲阀的使用寿命，提高了脉冲阀的使用可靠性。除尘器采用分室脉冲反吹离线清灰方式，避免了粉尘被反复吸附的现象，提高了脉冲喷吹清灰的效果，降低了布袋阻力。
采用先进的PLC可编程序控制器控制除尘器的运行全过程。使用压差或定时两种控制方式，可靠性高，使用寿命长，便于用户操作和使用。气流在1 -3 m/s气流速度下，除尘效果最佳，一般风速控制在2 -4 m/s。
3.5 系统关键部件选型
3.5.1 系统选型
①西门子300PLC CPU315-2DP;②西门子SM334 AI4/A02模拟量模块;③FKE010T可调节控制电动蝶阀;④工控电脑。
3.5.2 系统选型分析
（1）选用FKE系列电动执行器，其具有高智能、高防护性能、体积小、集成度高、使用寿命长、性能稳定等特点。可现场操作，也可远距离控制，适应于90°旋转的球阀、蝶阀、风门档板等其他适合于90。旋转的设备。可满足工业自动化控制管路的各种要求。广泛应用于多种工业领域，包括冶金、石油、化工、电J‘、印染、水处理、造船、烟草等。
（2）选用循环剧期短、处理速度高、指令集功能强人、可用于复杂功能产品、设计紧凑、可用于空间有限的场所、模块化结构的西门子300PLC控制系统。
（3）选用西门子WINCC，控制系统，西门子WINCC，具有包括所有SCADA在内的客户机/服务器系统。即使最基本的WinCC系统仍能够提供生成复杂可视化任务的组件和函数，并且生成画面、脚本、报警、趋势和报表的编辑器也是最基本的WinCC系统组件。与基于PC的控制器SIMATIC WinAC紧密接口，软/插槽式PLC和操作、监控系统在一台PC机上相结合。
3.6 整体设计方案
此次系统控制选用WINCC+300PLC+电动蝶阀，这样在中控室只需轻点鼠标即可远程控制电动阀门的开启角度，无需控制人员到现场操作，同时得益于其配备的实时开启角度的反馈值可以看出其设定值与实际值是否相同，若不相同可及时发现，以免影响相关设备运行，也可以通过与其它设备连接实现与相关设备联动运行，使得相关设备运行控制更加高效
4 研究总述
（1）自主设计了智能控制模块装置系统。实现就地风选中控批次参数下发和安全精准的调节，提高了设备自动化程度，解决了我厂多牌号小批量生产与设备性能单一矛盾的难题。
（2）建立了不同规格牌号叶丝最佳参数模型。通过对智能模块化控制系统研究、就地风选机关键参数与风选效果相关性分析的研究，提高了叶丝实物感官质量。实现了该工序各项参数优化，保障制丝过程批内均匀性和批间稳定性。
5 结束语
该项目自2019年8月就地风选机模块化控制系统方案制定，9月底设计方案完成，11月初实施现场机械和电器安装，并实施PLC程序设计、测试，12月开始带料试运行，试运行过程中进行了参数优化。历经6个月运行，性能稳定可靠无故障，同时设备正常运行，积累了丰富的工艺参数运行数据。
参考文献
[1]李春光，孙觅，刘强，等叶丝风选工艺实用性评价[J]烟草科技，
2010，43 （3）：5-7[2]姚光明，刘朝贤，尤长虹，等FX型就地风选器在制丝线上的应
用试验[J]烟草科技，2003 （8）：3-5.