小議組合積分系統在煙草工藝過程中的應用

姜海俠

摘要：組合積分系統屬于全新的過程系統，近年來在煙草工藝過程中應用十分廣泛，充分滿足了現代化工業生產的實際要求。文章主要對組合積分系統在煙草工藝過程中的應用進行了分析和研究。

關鍵詞：組合積分系統；煙草工藝；卷煙廠；現代化工業；煙絲烘干

前言：

隨著現代化工業的不斷發展，目前的控制方式已遠遠無法滿足實際的工作需求，且控制精度較低。基于上述情況，可將組合積分系統應用其中，以此達到優化煙草行業工業設計的目的。

1煙草行業中的組合積分系統概述

組合積分的對象屬于一類開環穩定對象，它的傳遞對象是由很多個積分時滯對象共同構成。在具體烘絲的過程中，含水率具有傳遞函數關系，具體分析如下：煙絲由傳送帶1傳輸至滾筒2，滾筒2中帶有夾套，并通入中壓蒸汽3中的空氣和煙絲。煙絲在熱風和旋轉滾筒的作用下，便會不斷向前移動，并脫掉多余水分。在上述環節中，若在中壓蒸汽3的閥位設計一個階躍，則出口含水率通常會保持在1min不變的狀態下，之后再呈直線型下降，最終達到穩定狀態，在此過程中，下降時間基本取決于熱風的速度和滾筒的旋轉速度。

鑒于加熱的方式存在差異，故系統的加熱方式也會相應的存在一定差別。在卷煙廠中，煙絲出口含水率的過程可進行傳遞函數的簡化，如A為膨脹煙絲的入口，而旋轉滾筒則設為B，在此存在很多的高壓水噴頭，水通過噴霧狀的方式噴出，并被煙絲均勻吸收。

在打葉復烤廠中，回潮環節的含水率過程一般可分為多個部分，總流量是由總閥進行控制和調節，各個分部分的水流量是由手動進行控制。煙葉在傳送帶的作用下，會按照一定順序依次進入回潮各工段，通過對各部分水流量進行手動控制和調節，可滿足具體的工藝需求。

2組合積分系統的控制算法

對于組合積分系統而言，無論PID控制器的整定效果如何，系統在運行過程中，其階躍響應難免會出現響應過于緩慢、超調、難以達到設定點等問題，且魯棒穩定性和響應速度之間常無法達到一種平衡狀態。

假定PID控制器與無純滯后組合積分系統的結構分別為Gc=1/Kp[1+1Tis]和1/s（1-e-10s）。借助Ziegler-Nichols（Z-N）整定辦法，則可得出PID控制器的整定參數，Ti=20，KP=10。為了能夠為后續的比較工作提供方便，還可給出其他組的PID參數。實踐發現，無論該參數如何設定，穩定性和響應速度之間均無法達到平衡狀態。為了有效緩解上述問題，需重點考慮組合積分對象自身的特殊性，在此情況下，基于模型的控制算法應運而生。

3組合積分系統在煙草工藝過程中的應用

3.1工藝過程模型構建

從控制角度來分析，過程靜態數學模型的控制算法和系統方案是很重要的環節，但在很多現實情況下，均需同時掌握過程動態特性，并要將動態模型和靜態模型進行有效結合，模型構建的具體方式分析如下：

3.1.1測試法。該方式最常應用于輸入輸出模型構建，其可結合具體輸出和輸入的數據，借助特定的數學運算，最終獲得模型，其在應用的過程中，常將研究過程視為“黑匣子”，并借助其外部特征，對基本的動態性質進行描述，因而也可被稱為“黑箱模型”。若工藝過程較為復雜，則通常會選擇該方式進行模型的構建。

3.1.2機理法。借助該方式進行建模，主要是充分借助了內在機理，并寫出各種各樣的平衡方程，具體如化學反應運動方程、物質平衡方程、反映流體流動方程、相平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程、物質平衡方程等等，同時也包括設備特性方程和物性參數方程等等，而從上述方程中，便可獲得研究所需的數學模型。

3.1.3躍階響應法建模。該建模方式在現實生活中最為常見，其可獲取系統的階躍響應。基本應用步驟分析如下：首先，通過手動操作的方式，將過程工作處于測試所需狀態下，在平穩運行一段時間之后，對過程輸入量進行調整和改變，并使用數據采集系統和記錄儀對輸出和輸入的變化曲線進行同步記錄，在經過一段時間之后，過程便會進入一個全新的穩態，待整個實驗結束之后，便可通過相應曲線獲取過程階段響應。

3.2煙絲烘干過程的出口水分控制過程

在煙絲烘干的過程中，出口水分是輸出量，而脫水量是輸入量，結合烘干過程中的相關數據，可確定時間和脫水量數據之間的關系，如當時間在100s時，系統便會出現一次性階躍響應，而此時的輸出量出口水分也會發生相應的變化。

3.3應用效果

該控制方式目前在卷煙廠中應用十分廣泛，且效果顯著，可平穩運行高達28個月。在正常的條件之下，原有控制方案的出口含水率控制精度通常在0.5%左右，而在非正常條件之下，若進料含水率出現較大變化波動時，則出口含水率的控制精度一般可保持在1.0%左右。在此情況下，為了避免出現大幅度的波動，且由于原有的控制器應用效果不明顯，對于出口含水率設定值的響應也相對緩慢，故在今后的方案設計中，不管是任何工作條件下，出口含水率均應控制在0.3%以內，以此確保應用效果和質量的穩步提升。

結束語：

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，也為現代化工業提供了良好的發展空間，但與此同時，工業生產控制問題也變化愈發復雜，甚至直接對控制效果產生影響。基于此，文章提出了組合積分系統，實踐證明，其在煙草工藝過程中的應用效果十分顯著，并可最大限度的發揮控制作用，故可在今后進行大范圍推廣。

參考文獻：

[1]常明升.基于PLC控制的混絲摻配系統的應用[J].成組技術與生產現代化，2010，27（4）：18-20.

[2]吳景華，宋成照，徐飛.PLC控制煙草切絲工藝的改進[J].自動化應用，2012，3：48-49.

[3]任正云，鄭達，羅平.組合積分系統在煙草工藝過程中的應用[J].煙草科技，2008，42（11）：23-35

[4]閆丹.組合積分系統在煙草工藝過程中的應用[J].科學與財富，2015，12：33-34endprint