松散回潮电气控制系统的改造

2013-10-17黄立仁杨晓娜莫礼东

河南科技 2013年17期

黄立仁杨晓娜莫礼东

（广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001）

1 引言

松散回潮工序负责对开包后的烟垛进行分切，松散，及回潮润叶处理，提高烟叶的耐加工性，改善烟叶的感官质量，并使烟叶松散符合后续加工工序的工艺要求，回潮工序一直是制丝生产过程中的重要工序。回潮之后的水分的波动会影响烟叶的品质，因此提高回潮后的水分的稳定性一直是控制系统改造的热点问题。

近年来对提高回潮工序的各种控制性能的研究也较多，如安徽中烟对松散回潮的回风温度的PID参数进行优化[1]，稳定回风温度。还有的研究者对润叶机的加水系统进行改造，添加前馈串级控制模型，提高控制精度[2]。

本文则是从回潮工序的输入、过程控制和输出三个方面改进松散回潮电控系统，在输入端将核子称改为控制型电子皮带秤，进而对采集的数据流量进行数据运算之后再进行加水量的计算与控制，最后在输出端将加水薄膜阀由气动改为电磁式的薄膜阀，提高整个加水量的稳定性，进而提高了烟叶水分的CPK值。

2 切片回潮工作原理及存在问题描述

2.1 回潮工作原理

制丝线的整个生产过程中影响工艺参数的第一道工序就是松散回潮，松散回潮工序负责对开包后的烟垛进行分切，松散，及回潮润叶，属于制丝生产线的重要工序。松散回潮工序工作原理：叶片经过切片机之后由核子称称重计量之后，经由振动输送机送入滚筒内的，滚筒由传动装置带动旋转，由滚筒的轴向倾角及滚筒内拨料杆及抄板的疏导作用，使得叶片自动地向出料口方向流动。控制系统以物料经过核子称之后启动延迟程序，延迟10秒蒸汽管路、增湿水管路处于工作状态，增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴的水喷管及蒸汽喷管中。在蒸汽压力的作用下，增湿水与蒸汽混合后呈雾状喷射出并洒落到叶片上对叶片进行增湿及增温处理。

2.2 问题描述

松散回潮段主要设备核子称、超级回潮筒，超级回潮筒出口的水分的波动直接影响叶片的质量。叶片回潮出口水分的CPK是该工序重点考核的工艺指标，整个工序的加工能力主要是通过该指标来体现。目前，经考察得知，该指标在部分行业内先进厂家的能达到0.9以上。在实际生产过程中，当前叶片回潮筒出口水分的CPK值为0.6。因此急需对控制系统进行优化，提高产品质量。

3 原因分析

对切片回潮水分波动较大的原因进行分析，从控制系统的输入、过程、输出三个角度来分析原因。

控制流程：松散回潮筒的出口水分控制是带两个PID控制器的前馈闭环控制系统，该系统由核子称、入口水分仪、出口水分仪、电磁流量计、气动薄膜阀组成。加水的控制原理为：在水路上设有流量检测元件电磁流量计和执行元件气动薄膜调节阀。电磁流量计动态地反映水的瞬时流量，并把值传给PLC模拟量输入模板，使该值与计算出的加水量的设定值比较，由PLC的模拟量输出模板输出4～20mA的电信号给气动薄膜调节阀的电气转换器，电气转换器将电信号转变为气压信号，进而调整气动薄膜阀的开度，使加水量[3]与设定值保持一致，实现加水的自动控制。

图1 加水系统PID调节过程

根据电子称的物料量、进料水分、设定水分及加水比例，得出加水量的设定值，详见公式(1-1)，

其中Q为叶片的流量，由电子称采集。

△M为水分设定值与的差值，根据下面公式计算加水流量值，通过PID调节器，给出信号，进而气动薄膜阀开始加水。K为加水比例。

原因一：叶片流量Q的输入存在波动较大，系统计算的加水量也存在波动较大的问题。因为核子称只具有计量功能无控制功能并不参与流量调节，而叶片前不存在任何流量调节的设备，因此叶片入口流量波动的一直是困扰叶片出口水分波动较大的主要问题。

原因二：加水量的执行机构气动薄膜阀控制精度不够，对于PID调节信号有延迟，不能及时的调节加水量。这也是造成加水精度不高的重要原因。

4 改造实施

根据上述原因进行改造，改造松散回潮加水量的控制精确度，将核子称更换为电子秤将执行机构气动薄膜阀改为电子型的控制薄膜阀，同时对数据处理过程做进一步的处理，即对现有控制系统进行优化。

4.1 硬件组态

将核子称更换为型号4509的控制型电子皮带秤，更换的重要步骤是实现电子秤控制器和原车间设备控制器之间的通讯。运用DeviceNet现场总线技术实现新设备和原设备控制器之间的数据传输和通讯，DeviceNet是基于设备层的网络，省去了最底层设备硬连接的繁琐问题[5]。新电子皮带秤的控制器采用罗克韦尔SLC500系列的PLC可编程逻辑控制器和Pro-face的触摸屏，要实现电子秤与现有控制系统的通讯并实现电子称的自动控制功能，将SLC500的CPU通过DeviceNet与切片回潮工序ControlLogix5000连接，由原控制器下的DNB作为总站，电子皮带秤的控制器作为从站，分配物理地址，然后进行硬件组态。