物料在線溫度監測系統改進

許旭

（河北白沙煙草有限責任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

當前，國內煙草行業的競爭日益激烈，穩定的卷煙產品質量是煙草企業贏得消費者信任的關鍵。智能化、高精度的計量儀表在煙草生產線中得到了廣泛應用。

溫度是制絲工藝眾多參數中最為重要的一項指標。煙絲生產過程中，煙絲的實際加工溫度直接影響了煙絲的吸味、水分的擴散速率、香精香料的滲透率，決定了成品煙絲的品質是否均一、準確。實時監測關鍵工序設備出口的物料溫度，可以判斷出物料實際加工過程的現狀，為加工過程的控制參數調整提供準確的依據，逐步實現制絲生產由結果控制向過程控制、由指標控制向參數控制的轉變。

1 存在問題

目前制絲設備關鍵點采用紅外測溫儀，用于監測物料溫度。其主要存在以下問題。

（1）紅外測溫儀是利用紅外輻射的熱效應，通過溫差電效應、熱釋電效應和熱敏電阻等來測量所吸收的紅外輻射，間接地測量輻射紅外光物體的溫度，容易受物體發射率、測溫距離、煙塵和水蒸汽等外界因素的影響，真實溫度加上環溫才能最終得到被測物體的實際溫度。由于車間現場的環境溫濕度變化較大，導致測量誤差較大。

（2）受安裝條件的影響，目前的紅外溫控儀主要安裝在振槽上，位置距離加溫設備落料口較遠，時間滯后性較大，只能監測物料表層溫度，不能反映物料真實溫度及加工過程的溫度，物料溫度監測存在差異。

（3）紅外測溫儀采用獨立485總線，與車間現用網絡兼容性較差，溫度監測數據不能儲存，不能實現歷史追溯。

2 改進方法

目前，制絲線普遍采用Profibus總線技術，解決了工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信，以及現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題，是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準，可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制、監測和現場通信網絡，物料在線監測系統就是基于現場總線技術開發的。

（1）根據制絲線上物料的形狀及輸送設備、溫度監測點的要求，選用Pt100鉑熱電阻作為測溫元件。主要是：將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號，標準化輸出信號主要為0～10mA和4～20mA(或1～5V)的直流電信號，符合Profibus總線技術的技術標準；Pt100溫度傳感器采用高純度鉑絲繞制而成，具有測溫精度高、性能穩定、復現性好、抗氧化等優點，在基準、實驗室和工業中被廣泛應用，它的測量精度較高。物料在線溫度監測系統結構如圖1所示。

（2）為了使測量點盡可能接近物料落料點，以便真實反映物料的溫度，最大可能的降低外界環境溫度的影響，根據Pt100傳感器的尺寸，設計了固定塊，將傳感器水平裝入固定塊的槽內，并保證水平放置的傳感器探頭有?漏出，安裝槽其余的空隙使用環氧樹脂膠填滿，然后將此固定塊安裝在物料落料點處的振槽的槽體表面。這樣傳感器就可以監測物料的內部溫度。如圖2。

圖1 Pt100固定支架結構圖

圖2 Pt100溫度傳感器

（3）將溫度傳感器的導線接入PLC的模擬輸入模塊的接線端子，溫度轉化成4～20mA的直流電信號傳入PLC采集器，編制了PLC采集程序：

（4）確定函數關系式，上位機顯示溫度與現場實際溫度顯示誤差范圍≤0.5℃，PLC的I/O模塊的輸入4～20mA 對應實際溫度 10～100℃。

（5）為了便于監測數據查詢、觀測，設定了基于wincc系統下的溫度趨勢圖顯示參數配置表，如圖3、4、5。

圖3 趨勢圖顏色

圖4 趨勢圖采樣周期

3 改進效果

對烘絲后的物料溫度進行了統計，連續監測誤差小于±0.5，實現了對溫度檢測的連續監測，見表1。經過三個月的設備運行情況統計，加裝的溫度檢測系統運行良好，未發生故障。

圖5 溫度檢測趨勢圖

表1 顯示溫度與檢測溫度對比表

[1]張毅.自動檢測技術及儀表控制系統[J].化學工業出版社,2012.

[2]于光明，孫秀梅.機械基礎[J].機械工業出版社,2015.

[3]陳良元.卷煙生產工藝技術[M].鄭州:河南科學技術出版社,2002.