基于PLC的烟叶烤房自动加煤系统设计
2018-05-07吴正兴徐万明杨思阳
吴正兴，徐万明，杨思阳，黄 军
（黔东南民族职业技术学院，贵州 凯里556000）
0 引言
烤房是烤烟生产必不可少的基本设备。九十年代后，国家烟草局在全国范围内积极推广三段式密集型烤房[1]。这种烤房虽在一定程度上可提高烟叶烤制质量，节省燃煤，但燃煤添加的方式局限于人工加燃煤和半自动加燃煤，且对何时加料也受限于烟叶烤制人员的经验判断。同时，烤房内温度的不均匀、可靠性低、劳动强度大、工作环境恶劣等也影响了烟叶烤制效率的提高。
可编程控制器具有自动控制能力强、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、易于扩展等优点[2]。为了能有效解决烤房自动加煤系统所面临的问题，保证烤房内温度的稳定性，提高烟叶烤制质量及企业的经济效益，设计了一款基于PLC的烟叶烤房自动加煤系统。
1 自动加煤系统总体方案设计
1.1 传送机构和辅助设备的选用
烤房内稳定的温度是烤烟质量的保证，但对火炉燃料定时、定量的供给有很高要求。本烟叶烤房自动加煤系统选用具有运输效率高、可靠性好、传送精度高、易于实现自动化等优点的螺旋式传送机构，实现火炉燃料的定时定量供给。
辅助设备主要选用带有电动砸门的漏斗一个，控制柜一个，鼓风机一台，电动机一台。
1.2 控制器的确定
单片机具有极强的实时数据处理功能，且价格便宜，功耗小，系统运行成本低，但恶劣环境下工作稳定性差，抗干扰能力不强，现场维护困难，技术学习难度大，采用单片机控制需要有较高专业技术才能使系统可靠稳定地工作。
PLC虽成本较高，但具有通用性强、抗干扰能力强、可靠性高、编程语言简单易学、使用方便、易于扩展、控制系统调试周期短等特点，且无需拆动任何硬件，即可在线修改控制程序，调整控制方案，实现程序执行状况的实时监控，为现场调试和维护提供极大的方便。
烟叶烤房自动加煤系统涉及的控制环节较多，对温度的稳定性和控制精度要求较高，抗干扰能力要求强，且能够在恶劣环境下可靠工作，鉴于此，采用PLC控制方式。
1.3 自动加煤系统的整体方案
烤房自动加煤系统主要由电动机、螺旋传送机、驱动装置、传感器、PLC、补风机及其相关的辅助机构组成。该系统的工作原理是通过电动机驱动螺旋传送机将煤粉运送至烤房燃烧室，经补风机强制补风，使煤粉接近完全燃烧；利用传感器检测烤房内的温度，当传感器发出低温度信号时，PLC启动补风机补风，经规定的时间，若温度上升，则加煤电动机不启动，若温度没有上升，则视为燃料耗尽且启动加煤电动机进行添加煤料，保证烤房内温度的稳定。该系统通过上述的工作实现烟叶烤制过程中不同时段给定相应温度并保持稳定的控制要求。总体方案结构简图如图1所示。
图1 总体方案结构简图
2 基于PLC自动加煤机构控制系统的设计
2.1 硬件选型
2.1.1 温度传感器的选型
传感器的选择要考虑传感器的检测精度、灵敏性、稳定性、工作寿命、工作条件等因素。经查阅，本系统选用美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源AD590型温度传感器。该型传感器将温度转换为电流输出，具有线性良好、性能稳定、灵敏度高、不需辅助电源、无需补偿、抗干扰能力强、可远距离测温等特点，适用于该系统。
2.1.2 PLC的选型
PLC是自动加煤系统的核心。为提高系统可靠性，实现手动输入模式，输入和输出共设计11个点。为降低成本，PLC选用交流电源，输出采用继电器输出方式。根据日常使用情况和输入输出点数的要求选用三菱FX2N-16MR-001型PLC。因自动加煤系统含有温度传感器模拟量的输入，根据三菱PLC选型手册，选定FX2N-4AD-TC温度传感器作为输入模块。
2.2 系统控制电路的设计2.2.1 PLC的I/O端口分配
本设计I/O端口分配及功能如表1所示。
表1 I/O端口分配及功能
2.2.2 控制电路
自动加煤控制系统主要由鼓风机主电路、输送机主电路、闸门主电路及PLC与温度传感器输入模块等构成，其系统控制电路如图2所示。
图2 自动加煤系统控制电路
2.3 控制系统程序设计
图3 控制流程图
3 总结
该自动加煤系统控制简单、方便、实用，只要把加料漏斗加满煤，按下启动按钮即可实现自动烤烟。同时，本设计增加了手动操作功能，提升了系统控制灵活性，实现紧急或特殊情况下的人工控制。该系统设计技术相对简单，现场调试和维护方便，恶劣环境下工作稳定性好，抗干扰能力强，可实时监控和调整烤房内温度，提高烟叶烤制质量，增加经济收益，在烟叶烤房建设中具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]宫长荣，陈江华，周义和．我国烟叶烘烤设备的历史演变与发展创新[N]．东方烟草报，2004．
[2]王新娜，孙新凤，姜秉梁.可编程序控制器应用技术[M].北京：中国电力出版社，2012：3-4.
[3]陆宏伟，于春光.关于“密集式烤房烘烤龙江烟叶”技术探讨[J].中国新技术新产品，2010，23（1）：117.
