松散回潮電氣控制系統的改造

2013-10-17 02:24:20黃立仁楊曉娜莫禮東

河南科技 2013年17期

黃立仁楊曉娜莫禮東

（廣西中煙工業有限責任公司，廣西南寧 530001）

1 引言

松散回潮工序負責對開包后的煙垛進行分切，松散，及回潮潤葉處理，提高煙葉的耐加工性，改善煙葉的感官質量，并使煙葉松散符合后續加工工序的工藝要求，回潮工序一直是制絲生產過程中的重要工序。回潮之后的水分的波動會影響煙葉的品質，因此提高回潮后的水分的穩定性一直是控制系統改造的熱點問題。

近年來對提高回潮工序的各種控制性能的研究也較多，如安徽中煙對松散回潮的回風溫度的PID參數進行優化[1]，穩定回風溫度。還有的研究者對潤葉機的加水系統進行改造，添加前饋串級控制模型，提高控制精度[2]。

本文則是從回潮工序的輸入、過程控制和輸出三個方面改進松散回潮電控系統，在輸入端將核子稱改為控制型電子皮帶秤，進而對采集的數據流量進行數據運算之后再進行加水量的計算與控制，最后在輸出端將加水薄膜閥由氣動改為電磁式的薄膜閥，提高整個加水量的穩定性，進而提高了煙葉水分的CPK值。

2 切片回潮工作原理及存在問題描述

2.1 回潮工作原理

制絲線的整個生產過程中影響工藝參數的第一道工序就是松散回潮，松散回潮工序負責對開包后的煙垛進行分切，松散，及回潮潤葉，屬于制絲生產線的重要工序。松散回潮工序工作原理：葉片經過切片機之后由核子稱稱重計量之后，經由振動輸送機送入滾筒內的，滾筒由傳動裝置帶動旋轉，由滾筒的軸向傾角及滾筒內撥料桿及抄板的疏導作用，使得葉片自動地向出料口方向流動。控制系統以物料經過核子稱之后啟動延遲程序，延遲10秒蒸汽管路、增濕水管路處于工作狀態，增濕水與蒸汽被輸送到雙介質噴嘴的水噴管及蒸汽噴管中。在蒸汽壓力的作用下，增濕水與蒸汽混合后呈霧狀噴射出并灑落到葉片上對葉片進行增濕及增溫處理。

2.2 問題描述

松散回潮段主要設備核子稱、超級回潮筒，超級回潮筒出口的水分的波動直接影響葉片的質量。葉片回潮出口水分的CPK是該工序重點考核的工藝指標，整個工序的加工能力主要是通過該指標來體現。目前，經考察得知，該指標在部分行業內先進廠家的能達到0.9以上。在實際生產過程中，當前葉片回潮筒出口水分的CPK值為0.6。因此急需對控制系統進行優化，提高產品質量。

3 原因分析

對切片回潮水分波動較大的原因進行分析，從控制系統的輸入、過程、輸出三個角度來分析原因。

控制流程：松散回潮筒的出口水分控制是帶兩個PID控制器的前饋閉環控制系統，該系統由核子稱、入口水分儀、出口水分儀、電磁流量計、氣動薄膜閥組成。加水的控制原理為：在水路上設有流量檢測元件電磁流量計和執行元件氣動薄膜調節閥。電磁流量計動態地反映水的瞬時流量，并把值傳給PLC模擬量輸入模板，使該值與計算出的加水量的設定值比較，由PLC的模擬量輸出模板輸出4～20mA的電信號給氣動薄膜調節閥的電氣轉換器，電氣轉換器將電信號轉變為氣壓信號，進而調整氣動薄膜閥的開度，使加水量[3]與設定值保持一致，實現加水的自動控制。

圖1 加水系統PID調節過程

根據電子稱的物料量、進料水分、設定水分及加水比例，得出加水量的設定值，詳見公式(1-1)，

其中Q為葉片的流量，由電子稱采集。

△M為水分設定值與的差值，根據下面公式計算加水流量值，通過PID調節器，給出信號，進而氣動薄膜閥開始加水。K為加水比例。

原因一：葉片流量Q的輸入存在波動較大，系統計算的加水量也存在波動較大的問題。因為核子稱只具有計量功能無控制功能并不參與流量調節，而葉片前不存在任何流量調節的設備，因此葉片入口流量波動的一直是困擾葉片出口水分波動較大的主要問題。

原因二：加水量的執行機構氣動薄膜閥控制精度不夠，對于PID調節信號有延遲，不能及時的調節加水量。這也是造成加水精度不高的重要原因。

4 改造實施

根據上述原因進行改造，改造松散回潮加水量的控制精確度，將核子稱更換為電子秤將執行機構氣動薄膜閥改為電子型的控制薄膜閥，同時對數據處理過程做進一步的處理，即對現有控制系統進行優化。

4.1 硬件組態

將核子稱更換為型號4509的控制型電子皮帶秤，更換的重要步驟是實現電子秤控制器和原車間設備控制器之間的通訊。運用DeviceNet現場總線技術實現新設備和原設備控制器之間的數據傳輸和通訊，DeviceNet是基于設備層的網絡，省去了最底層設備硬連接的繁瑣問題[5]。新電子皮帶秤的控制器采用羅克韋爾SLC500系列的PLC可編程邏輯控制器和Pro-face的觸摸屏，要實現電子秤與現有控制系統的通訊并實現電子稱的自動控制功能，將SLC500的CPU通過DeviceNet與切片回潮工序ControlLogix5000連接，由原控制器下的DNB作為總站，電子皮帶秤的控制器作為從站，分配物理地址，然后進行硬件組態。