物料在线温度监测系统改进

许旭

（河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂，河北 保定 071000）

当前，国内烟草行业的竞争日益激烈，稳定的卷烟产品质量是烟草企业赢得消费者信任的关键。智能化、高精度的计量仪表在烟草生产线中得到了广泛应用。

温度是制丝工艺众多参数中最为重要的一项指标。烟丝生产过程中，烟丝的实际加工温度直接影响了烟丝的吸味、水分的扩散速率、香精香料的渗透率，决定了成品烟丝的品质是否均一、准确。实时监测关键工序设备出口的物料温度，可以判断出物料实际加工过程的现状，为加工过程的控制参数调整提供准确的依据，逐步实现制丝生产由结果控制向过程控制、由指标控制向参数控制的转变。

1 存在问题

目前制丝设备关键点采用红外测温仪，用于监测物料温度。其主要存在以下问题。

（1）红外测温仪是利用红外辐射的热效应，通过温差电效应、热释电效应和热敏电阻等来测量所吸收的红外辐射，间接地测量辐射红外光物体的温度，容易受物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸汽等外界因素的影响，真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。由于车间现场的环境温湿度变化较大，导致测量误差较大。

（2）受安装条件的影响，目前的红外温控仪主要安装在振槽上，位置距离加温设备落料口较远，时间滞后性较大，只能监测物料表层温度，不能反映物料真实温度及加工过程的温度，物料温度监测存在差异。

（3）红外测温仪采用独立485总线，与车间现用网络兼容性较差，温度监测数据不能储存，不能实现历史追溯。

2 改进方法

目前，制丝线普遍采用Profibus总线技术，解决了工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制、监测和现场通信网络，物料在线监测系统就是基于现场总线技术开发的。

（1）根据制丝线上物料的形状及输送设备、温度监测点的要求，选用Pt100铂热电阻作为测温元件。主要是：将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，标准化输出信号主要为0～10mA和4～20mA(或1～5V)的直流电信号，符合Profibus总线技术的技术标准；Pt100温度传感器采用高纯度铂丝绕制而成，具有测温精度高、性能稳定、复现性好、抗氧化等优点，在基准、实验室和工业中被广泛应用，它的测量精度较高。物料在线温度监测系统结构如图1所示。

（2）为了使测量点尽可能接近物料落料点，以便真实反映物料的温度，最大可能的降低外界环境温度的影响，根据Pt100传感器的尺寸，设计了固定块，将传感器水平装入固定块的槽内，并保证水平放置的传感器探头有½漏出，安装槽其余的空隙使用环氧树脂胶填满，然后将此固定块安装在物料落料点处的振槽的槽体表面。这样传感器就可以监测物料的内部温度。如图2。

图1 Pt100固定支架结构图

图2 Pt100温度传感器

（3）将温度传感器的导线接入PLC的模拟输入模块的接线端子，温度转化成4～20mA的直流电信号传入PLC采集器，编制了PLC采集程序：

（4）确定函数关系式，上位机显示温度与现场实际温度显示误差范围≤0.5℃，PLC的I/O模块的输入4～20mA 对应实际温度 10～100℃。

（5）为了便于监测数据查询、观测，设定了基于wincc系统下的温度趋势图显示参数配置表，如图3、4、5。

图3 趋势图颜色

图4 趋势图采样周期

3 改进效果

对烘丝后的物料温度进行了统计，连续监测误差小于±0.5，实现了对温度检测的连续监测，见表1。经过三个月的设备运行情况统计，加装的温度检测系统运行良好，未发生故障。

图5 温度检测趋势图

表1 显示温度与检测温度对比表

[1]张毅.自动检测技术及仪表控制系统[J].化学工业出版社,2012.

[2]于光明，孙秀梅.机械基础[J].机械工业出版社,2015.

[3]陈良元.卷烟生产工艺技术[M].郑州:河南科学技术出版社,2002.