增加制絲葉片處理線筒溫自動控制功能

摘 要:本論文首先對本廠3000葉片線人工控制筒溫帶來產品質量影響進行了分析。針對問題提出了相關解決辦法并設計了方案，該方案分為硬件部份和軟件部份。然后對硬件和軟件部份形成相關實施方案，并對所需技術進行分析和可行性討論。最后對整個實施過程進行闡述，并對實施效果進行檢驗。

關鍵詞:葉片 潤葉 筒溫 PID RSLOGIX5000 RSView 自動控制

中圖分類號:TS43文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0068-01

葉片處理線潤葉工序作用是使煙葉柔軟，提高抗碎性，從而減少造碎;松散、伸展、膨脹煙葉，便于后續加工，同時減輕在制品雜氣，改善內在質量。所以一個穩定可靠的潤葉筒溫控制系統，對產品后續加工及內在質量起著重要作用。我廠3000葉片線筒溫控制為人工控制，存在著控制精度差，溫度波動大等缺點，影響了潤葉效果及出口水分穩定。為調高產品質量，增加工藝質量穩定性，需對3000葉片線二級潤葉增加筒溫自動控制系統。

1 自動控制可行分析

PID調節器，又稱PID控制器。它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。

PID調節器是一種線性調節器，這種調節器是將設定值w與實際輸出值y進行比較構成控制偏差，并將其比例、積分、微分通過線性組合構成控制量，所以簡稱為P(比例)I(積分)D(微分)調節器。實際應用中，根據對象的特性和控制要求，也可靈活的改變其結構，取其中一部分環節構成控制規律。

潤葉溫度系統較為復雜，來料葉片溫度、內部環境的初始溫度及內部氣流風速、飽和蒸汽焓值及含水率、排潮負壓值、內部加濕霧化水、加料霧化香料、筒體及管道密封及保溫狀況、溫度傳感器的靈敏程度以及環境溫濕度都對自動控制帶來較大的難度，而PID控制類似黑箱的原理較好地解決這一問題。溫度控制系統采用PID閉環反饋控制，使溫度保持在一個工藝要求的設定值，通過蒸汽閥門開度調整來調節蒸汽量，從而控制筒溫。

2 方案設計

我廠現場采用DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP三層網架構，其中設備層為DeviceNet現場總線。現場分布式I/O子站為TURCK公司的BL20子站，分布式子站通過DeviceNet現場總線與ControlLogix控制器進行數據交換。

現場筒溫蒸汽控制薄膜閥為帶比例調節定位器，而且輸出信號線已接入子站箱模擬量輸出模塊。故只需新增溫度信號采集、并傳入ControlLogix控制器，通過PID計算后返回給蒸汽薄膜閥定位器一開度模擬量信號，從而達到筒溫自動控制功能。

為實現溫度信號采集，我們準備在潤葉排潮風機排潮管上增加一支溫度傳感器，量程為-50～250℃，信號為4～20mA電流信號。2#子站上模擬量輸入信號兩通道模塊上，尚有一剩余通道，無需新增模塊。信號線采用KVVRP 3×1.0的屏蔽信號線。

溫度傳感器采集來的的模擬量信號經模擬量輸入模板的模數轉換，轉為數字量信號，該信號通過現場總線DeviceNet傳遞給ControlLogix控制器。

數字量信號經標尺轉換后得出的實際溫度傳遞給PID運算模塊，通過與設定溫度值比較運算，得出蒸汽閥門開度值。

3 硬件部分安裝

溫度傳感器安裝于排潮風機風管上，在風管上開孔后，密封聯結溫度傳感器。

4 程序編制及調試

我廠主控PLC采用AB公司的Control Logix控制器，其編程軟件為RSLOGIX5000，RSLOGIX5000具有梯形圖編程軟件包，有靈活易用的編輯功能、通用的操作畫面、診斷和糾錯工具。

Logix5555型處理器具有專門的PID指令，用以監視和控制如壓力、溫度、液位和流量等過程回路。PID指令是一輸出指令，當梯級輸入條件為真時，PID指令進入執行狀態，PID指令通常接收來自模擬量輸入模塊的過程變量(PV)，并且通過模擬量輸出模塊調節控制變量輸出(CV)，以保持過程變量在希望的設定點(SP);當梯級條件為假時，PID指令停止執行。

4.1 PID指令參數輸入配置及調用

使用RSLogix5000的梯形圖編程，首先是配置ST6潤葉機溫度 PID控制器指令的各個參數。ST6_TIC.PID為潤葉機溫度PID控制器。其中“14”語句ST6_TIC.PV 為PID控制器的過程變量，其數據類型為REAL(四個字節浮點數);ST6_TIC.CV為它的控制變量(即蒸汽閥的百分比開啟度)，數據類型為REAL(四個字節浮點數);Setpoint:為控制器的設定值，數據類型為REAL(四個字節浮點數);OutPut%:為控制變量的輸出，即控制器輸出的加水閥的開啟度百分比。當潤葉機入口的加水閥工作時，該控制器的執行條件將被滿足，PID控制器將自動調節溫度值。

4.2 模擬量信號采集轉換

潤葉機溫度值由溫度傳感器采集，其模擬量為4～20mA電流信號，接入其相應子站的模擬量輸入模塊(AI)，并通過AI 進行模/數轉換，然后通過DeviceNet(設備網)進入到PLC控制器，PLC則通過調用相關指令實現其濾波和工程整定。

4.3 控制蒸汽閥門開啟

將PID控制變量ST6_TIC.CV傳給標簽ST6_VALVE_CV來控制蒸汽閥門開啟，從而到達溫度自動控制目的。

5 上位機監控完善

我廠上位機監控軟件采用的是美國AB公司的上位機監控軟件RSView32，該軟件是基于微軟Windows系列產品，應用于創建和運行數據采集、實時監控的應用程序。

首先在主畫面上添加溫度顯示，首先在標記數據庫內創建ST6設定溫度和實際溫度的標簽。實際值標簽為ST6_TEMP，設定值標簽為ST6_TIC_SP.以上兩標簽類型均為模擬量，范圍為0～100。然后在主畫面上添加ST6筒體溫度顯示，數字量顯示標簽的設定值和實際值分別對應為上述兩個標簽。創建相關趨勢圖，在數據記錄和控制器圖形添加相應標簽和筆跡配置。

6 結語

通過此次改造，使3000葉片線筒溫控制符合工藝需求，穩定了產品質量。通過此次改造，使我們對模擬量信號采集、轉換、處理有了深刻的認識。對閉環反饋系統的PID指令的賦值及運算過程加深了解。

參考文獻

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