烟叶密集烘烤自动加煤系统及其控制系统设计

中国烟草总公司重庆市烟草公司奉节烟草分公司 陈天才 肖鹏 张钦松 王振国 尹朝先

河南农业大学机电工程学院 杨路超 王振锋 丁攀

烟叶密集烘烤自动加煤系统及其控制系统设计

中国烟草总公司重庆市烟草公司奉节烟草分公司 陈天才 肖鹏 张钦松 王振国 尹朝先

河南农业大学机电工程学院 杨路超 王振锋 丁攀

在卷烟生产中，烟叶烘烤是烤烟生产中决定品质好坏与产量高低的最后环节，也决定着烟农收入。先进的烟叶烘烤设备可以生产出质量更好的烟叶，增产增收。但是，目前密集烤房烘烤设备自动化、智能化程度仍较低，许多环节还需人工操作，烘烤设备反应慢、时效性差、易失控、温湿度波动幅度大、能源利用率低、烘烤参数不稳定，直接影响烟叶烤后质量和减少劳动力、降低劳动强度，增加烟农收入。研究将密集烤房的自动控制设备和自动加煤设备相结合，在保证烘烤工艺不变的情况下，实现各烘烤参数的自动调整，以达到提高烘烤质量和减轻劳动强度的目的，对推进烟叶烘烤现代化具有重要的意义。

一、自动加煤系统的组成

自动加煤系统包含加煤机械系统、密集烤房自动控制系统和助燃鼓风系统，其中加煤机械系统包括煤斗、螺旋送煤器、带减速器的电机、加热炉燃烧室及灰渣收集小车等部分构成；密集烤房自动控制系统是自动加煤机的“大脑”，是核心部分；助燃鼓风系统主要由烟房专用鼓风机、风管及鼓风器组成，设备示意图如图1所示。

图1 设备示意图

二、控制系统

控制系统最终是由烤烟烟农直接使用的，这就要求控制系统必须价格低廉、操作简便。

单片机技术已是目前常用的控制技术，该控制仪把模糊控制的方法与单片机控制技术相结合，可使控制仪的性能指标达到最优。目前，单片机技术已经相当成熟，并且体积小，成本低，已经在各行各业广泛应用。为降低控制器的成本并减小体积，主控芯片（CPU）采用的是美国ATMEL公司的嵌入式单片机AT90S8535，其内部具有8通道10位精度ADC，可满足温度转换的精度要求，其内部的8 k字节在线可编程FLASH、512字节SRAM及512字节在线可编程EEPROM可满足编程调试的需要，32个可编程的I/O接口中除PA口用于A/D转换外，其他I/O接口可接显示电路、键盘输入级预设置电路和电路执行机构的驱动电路等，一片40脚的DIP芯片可满足设计要求，它具有达到设定温度时间短、稳态温度波动小、反应灵敏、抗干扰能力强、节省电能等优点。其控制框图如图2所示。

图2 设备控制框图

这种控制器是由KF-1型烟叶烤房温湿度自控仪改进而来的，不仅技术成熟、调试简单，并且成本低，尤其适合目前我国广大地区烟农生产的需求，其控制过程为：助燃鼓风系统负责煤燃烧室的给风，需要增加火力升温时，加大鼓风机速度，增加进风量，同时加煤机进行加煤量增加，反之降低鼓风机速度甚至鼓风机速度降为零，在这一过程时，加煤机较少加煤量，使得烤房内温度降低，后门用于调整烤房的湿度，湿度高时加大后门的开启量，反之减少其开启量甚至关闭，其控制主程序流程图如图3所示。

图3 主程序控制流程图

三、结论

将密集烤房的自动控制设备和自动加煤设备相结合，在保证烘烤工艺不变的情况下，实现各烘烤参数的自动调整。该系统是一种造价低廉，具有全自动、提高烟叶烘烤质量、节约能源、释放劳动力等特点的新型加煤设备。通过在重庆奉节桃园烘烤厂的试验，分析智能烤房加煤系统样机的参数，稳定性以及可靠性，经过反复测试和改进，使其能够满足烟叶烘烤全程自动加煤和清灰的要求，并配套相关技术进行示范推广，解决烟叶烘烤控温难、加煤频繁劳动强度大的问题，提高烟叶烘烤自动化控制和专业化服务水平。

中国烟草总公司重庆市公司科技计划项目（KJC-XM-03-02）】-02