卷煙原料庫溫濕度自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

姚 嵐

（安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蕪湖卷煙廠，安徽蕪湖 241002）

0 引言

溫濕度變化是影響卷煙產(chǎn)品質(zhì)量和消耗的重要因素，與卷煙質(zhì)量密切相關(guān)[1-4]。煙葉表面是具有毛細(xì)管現(xiàn)象的多孔膠質(zhì)體，并含有大量的有機(jī)酸、可溶性糖等。糖類物質(zhì)吸濕性很強(qiáng)，且煙草中含有一定的水分，與原料庫內(nèi)空氣中的水分子隨著溫度的變化而產(chǎn)生吸附、蒸發(fā)、擴(kuò)散時(shí)將引起煙葉含水量的增減[5]。在達(dá)到一定的極限時(shí)，就導(dǎo)致煙葉發(fā)生質(zhì)的霉變，并有一定的傳導(dǎo)性；即水分多的向水分少的導(dǎo)濕；霉變的向沒有霉變的傳染；溫度越高傳導(dǎo)性越快，霉菌的傳染也愈快。從而導(dǎo)致煙葉的大量霉變損失。蕪湖卷煙廠物流分中心原料倉庫目前主要采用除濕機(jī)對(duì)梅雨季節(jié)原料庫倉間溫濕度進(jìn)行控制。此項(xiàng)工作主要由庫區(qū)保管員負(fù)責(zé)根據(jù)《原料貯存養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》開啟和關(guān)閉。由于庫區(qū)倉間區(qū)域較大，業(yè)務(wù)交叉多，因此難以做到及時(shí)開啟或及時(shí)關(guān)閉，造成員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，庫區(qū)溫濕度控制難度大和高能耗等問題。

目前溫濕度自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品貯藏等領(lǐng)域[6]，通過開發(fā)原料庫溫濕度自控系統(tǒng)，改變?cè)蟼}庫除濕機(jī)人工控制運(yùn)行管理模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制模式，提升原料倉儲(chǔ)養(yǎng)護(hù)智能化控制水平，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高庫區(qū)溫濕度控制水平，降低能源消耗。

1 設(shè)計(jì)思路

原料庫溫濕度自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線如圖1 所示，整個(gè)溫濕度自控系統(tǒng)分為3 個(gè)模塊：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊、自控模塊及信息化模塊。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊包括對(duì)現(xiàn)有除濕機(jī)改造和溫濕度監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控2 個(gè)方面，自控模塊包括PLC 編程和IFIX 編程，信息化模塊包括后臺(tái)建庫和網(wǎng)站開發(fā)。每一個(gè)模塊完成后再將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、自控以及信息化關(guān)聯(lián)對(duì)接，形成完整的溫濕度自控系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及實(shí)施

2.1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層研究

2.1.1 除濕機(jī)內(nèi)部線路改造

蕪湖卷煙廠原料庫目前使用的除濕機(jī)型號(hào)是單機(jī)使用機(jī)型，且型號(hào)比較老，不具備集中遠(yuǎn)程控制的任何接口。對(duì)除濕機(jī)的工作原理和電路圖進(jìn)行研究，制定可遠(yuǎn)程控制的方案并進(jìn)行測(cè)試。針對(duì)除濕機(jī)設(shè)備的現(xiàn)狀，采用PLC 輸出點(diǎn)控制繼電器模擬人工啟動(dòng)除濕機(jī)的方式啟停除濕機(jī)，并由PLC 采集除濕機(jī)壓縮機(jī)電機(jī)控制接觸器的工作狀態(tài)作為除濕機(jī)的運(yùn)行信號(hào)。

圖1 溫濕度自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)路線

2.1.2 溫濕度監(jiān)控研究

2.1.2.1 溫濕度計(jì)選型

根據(jù)庫區(qū)溫濕度監(jiān)控要求，考慮傳感器控制精度、穩(wěn)定性進(jìn)行選型、測(cè)試，初步確定庫區(qū)溫濕度計(jì)安裝形式及布線，選型見表1。

表1 溫濕度計(jì)選型

通過以上各項(xiàng)性能比較，最終選擇建大仁科溫濕度傳感器。

2.1.2.2 溫濕度計(jì)安裝位置選擇

在溫濕度傳感器設(shè)置位置的選擇方面，我們對(duì)原料倉庫各個(gè)位置的溫濕度進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試，在倉庫中間位置最能反映倉庫的溫濕度情況。安裝位置如圖2 所示。

2.2 自控層研究

2.2.1 PLC 編程

根據(jù)控制需求以及成本考慮，選用S7-200 Smart sr30，該P(yáng)LC 具有以太網(wǎng)口，RS485通信接口，以及所需數(shù)量的I/O 點(diǎn)。其中，以太網(wǎng)口用來和上位集控軟件進(jìn)行通信，RS485 通信接口用來使用Modbus 協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)溫濕度傳感器進(jìn)行通信，通信穩(wěn)定可靠且節(jié)約了模擬量輸入模塊。I/O 口用來控制除濕機(jī)的啟動(dòng)和停止。現(xiàn)場(chǎng)控制箱如圖3 所示。

圖2 溫濕度傳感器及插頭現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

圖3 現(xiàn)場(chǎng)控制箱圖

2.2.2 IFIX 編程

集控軟件IFIX界面具有手動(dòng)自動(dòng)啟停除濕機(jī)、溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控、溫濕度超高報(bào)警等功能，并為數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)。

在 IFIX 界面（圖4）完成傳感器參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行情況監(jiān)控功能，用腳本完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫功能。

圖4 IFIX 監(jiān)控畫面

2.3 信息層研究

2.3.1 后臺(tái)建庫

在數(shù)據(jù)庫里建立倉間、溫濕度傳感器主表和實(shí)時(shí)溫濕度表、傳感器報(bào)警設(shè)置表等關(guān)聯(lián)表，使所有信息在數(shù)據(jù)庫里形成關(guān)聯(lián)關(guān)系。

數(shù)據(jù)庫選用主流的MySql 數(shù)據(jù)庫，主要用到兩張Sensor，Real_value 如圖5 所示。

圖5 MySql 數(shù)據(jù)庫實(shí)例

2.3.2 網(wǎng)站開發(fā)

將倉間信息、溫濕度信息、傳感器配置信息等，在WEB 頁面顯示，便于倉儲(chǔ)溫濕度管理與數(shù)據(jù)查詢。

網(wǎng)站服務(wù)器端采用目前主流的Python 語言和Django 框架，前臺(tái)用HTML5 和CSS3，WEB 發(fā)布平臺(tái)為Apache。運(yùn)行界面如圖6 所示。

點(diǎn)擊每個(gè)倉庫的當(dāng)前狀態(tài)，顯示界面如圖7 所示。

每個(gè)倉間所配置的兩個(gè)溫度傳感器和濕度傳感器，在畫面中以4 條拆線表示。

3 結(jié)束語

圖6 網(wǎng)站服務(wù)器運(yùn)行界面

圖7 溫濕度控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

通過自主開發(fā)庫區(qū)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，提高溫濕度自動(dòng)控制水平，實(shí)現(xiàn)了庫區(qū)溫濕度自動(dòng)控制功能，提升了庫區(qū)溫濕度控制精度，減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低除濕機(jī)能耗。在蕪湖卷煙廠原料庫11#樓進(jìn)行了應(yīng)用，達(dá)到預(yù)期使用效果。該溫濕度自控系統(tǒng)取代人工控制方式，從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層、溫濕度自控層、信息層等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制功能。