李培培

（河南中煙有限責任公司安陽卷煙廠，河南安陽，455004）

0 引言

我國作為傳統(tǒng)的農(nóng)國，農(nóng)業(yè)相關產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)著重要的位置。在我國農(nóng)業(yè)發(fā)展期間，除了糧食農(nóng)作物的生產(chǎn)以及加工外，經(jīng)濟作物的生產(chǎn)預加工的地位有也是不容忽視的。我國眾多經(jīng)濟作物當中，煙草的種植是最為廣泛也是最為普遍的，其發(fā)展速度較快。煙草在加工過程中，烘絲機起著非常關鍵的作用，能夠把煙草中的水分進行烘干，提高成品的整體質量，對未來煙草企業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的積極影響。伴隨著計算機的應用范圍不斷增長，烘絲機的自動控制水平也得到了較為明顯的提升，表現(xiàn)最為突出的莫過于PLC的應用了，PLC有效的提高了哄自己自動控制系統(tǒng)的綜合效率。

1 烘絲機控制系統(tǒng)與PLC技術概述

1.1 烘絲機控制系統(tǒng)

烘絲機自動控制系統(tǒng)主要由電氣系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、熱風系統(tǒng)以及管道系統(tǒng)組成，其中傳動系統(tǒng)主要是由主傳動電機按變頻器給定的頻率輸送轉速，通過鏈傳動實現(xiàn)傳動軸的第一次降速，再將小齒輪與烘干機上的大齒輪對合并實現(xiàn)二次降速。管道中的系統(tǒng)由空氣管路、初潮管路以及蒸汽管路三部分組成。熱風系統(tǒng)中主要由管道、熱風風機、散熱器等眾多部分組成熱風系統(tǒng)最主要的功能就是將干燥速度加快，電氣系統(tǒng)則是利用PLC技術進行自動化控制。

1.2 PLC技術

PLC技術也被統(tǒng)稱為可編程序控制器技術，此技術會對烘絲機整體進行診斷，并且該技術會使烘絲機的干擾性得到加強，可靠程度變高。而自動控制系統(tǒng)當中PLC技術通常情況下都采用編程的方法，主要原因為，編程方法容易讓人理解，掌握起來不復雜。除此之外，基于PLC技術的自動控制系統(tǒng)的靈活性較為突出，在電力系統(tǒng)等領域應用范圍極廣。PLC技術在煙草加工烘絲機自動控制系統(tǒng)當中主要的工作流程分為三個階段：采樣輸入、執(zhí)行程序與系統(tǒng)輸出刷新。烘絲機在正常運作的過程當中，可以依靠I/O映像區(qū)的單元來儲存數(shù)據(jù)，不同的數(shù)據(jù)所儲存的單元不同。PLC技術對自動控制系統(tǒng)的過程為控制器參數(shù)設定，控制器通過設定的參數(shù)對執(zhí)行設備下達命令，執(zhí)行設備控制對象進行動作運行，在此過程當中，需要針對這一過程進行反復測量。

2 烘絲機自動控制系統(tǒng)構成、工作原理以及功能

2.1 系統(tǒng)構成

烘絲機的自動控制系統(tǒng)主要由四大部分組成分別為管路系統(tǒng)、熱風系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)。其中傳動系統(tǒng)由主驅動干燥機M、熱風機電機M2、旋轉網(wǎng)絡電機M3以及水泵電機M4組成。M1和M2馬達均安裝了變頻調速器，可以設置轉速。而這其中的熱風系統(tǒng)是為了提高烘干效率而安裝的熱風裝置，主要有管道、風機以及散熱器等構成。管路系統(tǒng)則由壓縮空氣管道以及蒸汽管道所構成[1]。蒸汽管道直接會烘供熱桶上面的供熱辦并傳給散熱器，而另一頭會供給進入前室的噴吹飽和蒸汽裝置，以提高在料頭、料尾時的烘筒內的空氣濕度，減少干頭干尾的煙絲，如圖1所示。

圖1 烘絲機控制系統(tǒng)

2.2 工作原理

從儲放柜取出的煙葉都含有一定的水率，切絲機切割成煙絲以后在通過電子傳輸帶進行稱重，其次由回潮機對煙絲增溫或者增濕，在進入薄板式滾筒烘干機，再送至導熱板，再使煙絲充分受熱，同時熱風會朝著順流方向，使煙絲干燥的速度加快，在烘干桶中隨著溫度和熱風程度不變的情況下，隨著蒸汽逐漸加強煙絲里面的水分會逐漸蒸發(fā)掉，所蒸發(fā)出的濕熱空氣以及粉塵全部由排潮管道排出[2]。

2.3 烘絲機自動控制系統(tǒng)的功能

烘絲機在整體運行的過程中，煙絲會從烘絲機的進料口進入。烘干筒的在運作的過程當中，煙絲會在里面不斷翻滾，然后完成后會從烘絲機的后方出料口落出。在此過程中，蒸汽壓力會隨著管道進入到烘桶當中，對煙絲進行加熱處理。除此之外，自動控制系統(tǒng)還會自動識別煙絲來進行實時傳送以及檢測。將煙絲放入進料口中以后，系統(tǒng)會自動識別并且自動運轉，并檢測煙絲在進料口的斷料時間，自動選擇出最優(yōu)工作狀態(tài)，來確保煙絲徹底烘干以后，使煙絲烘干的效率得到提升。此外，烘干機還具備以下功能。

2.3.1 檢測功能

烘絲機自動控制系統(tǒng)會實時檢測煙絲在入料口的全部數(shù)值，并根據(jù)煙絲的水分、溫度自動調節(jié)征求壓力以及閥門開度值，為此來得到更好的控制以及效率。

2.3.2 顯示功能

烘絲機在運作過程當中，自動控制系統(tǒng)可以為設備的整體運作狀態(tài)實時顯示，所檢測的各項參數(shù)有參數(shù)記錄、運行參數(shù)以及整個運作得流程等。

2.3.3 控制功能

烘絲機在運作的過程中，自動控制系統(tǒng)會對整體設備有效控制。整個控制過程具有明顯的多輸出、多輸入、滯后的特點，因此有必要對設備的硬件配置和軟件編程進行控制。在現(xiàn)實運行當中，生產(chǎn)工藝條件也有著很明確的標準，如蒸汽壓力以及煙絲流量時間等都著著很高的要求[3]。通過自動控制系統(tǒng)可以進行實時監(jiān)測控制，可以清楚的看到烘絲機在運作過程中的各項參數(shù)，以此來控制煙絲烘干工作的整體進程，保證煙絲在出貨的時候始終控制在最高標準。

2.3.4 診斷功能

診斷作為自動控制系統(tǒng)中最核心、重要的功能，不僅可以監(jiān)控設備運作狀態(tài)，還可以及時發(fā)現(xiàn)運作過程中出現(xiàn)的問題并發(fā)出警報并采取處理措施，防止影響更嚴重。

3 烘絲機自動控制系統(tǒng)PLC硬件配置

3.1 系統(tǒng)硬件配置

烘絲機自動控制系統(tǒng)運作過程中所使用的PCL硬件首先要以控制對象以及設計為第一考慮點。PLC硬件的應用還需考慮到烘絲機的整體結構、系統(tǒng)要求以及運行狀態(tài)，首先設備整體結構要采用完全封閉式，運作過程依靠濾塵網(wǎng)的風扇進行通風，可以有效的提高防護等級。由于整體結構是封閉式而且較為完整，可以有效的提升控制、以及信息輸出和出入的效率。PLC硬件配置需要率先考慮烘絲機的運行、結構以及具體的系統(tǒng)操作要求。首要，結構上要采用封閉式，在實際工作過程當中需利用濾塵網(wǎng)中的風扇進行通風，將防護等級提高。出于對提高信息控制、輸出以及輸入效率的焦慮，應保持烘絲機內部結構的完整性。其次，在針對PLC系統(tǒng)中硬件的設置中，人機交互界面的設計工作得到了高度重視。人機交互的操作與控制界面十分簡約，整個運行過程都可以實現(xiàn)人機對話的觸摸操作，便于工作人員對參數(shù)實時查詢。此外，PLC控制系統(tǒng)在運行中可以利用異步交流電機，有效控制和調節(jié)烘絲滾筒的轉速。

3.2 控制通道主回路

烘干機的整體設計結構中控制通道主回路是最為基礎的設計，其作用就是控制蒸汽壓力。通常，烘絲機在運作過程中煙絲進入烘桶的轉速以及溫度基本都處于穩(wěn)定的狀態(tài)，而蒸汽壓力和入口煙絲水分會把出口的煙絲水分影響到，為此PLC的應用主要是蒸汽壓力的控制，根據(jù)實時監(jiān)測出來的數(shù)據(jù)，以最為合適的方法來控制蒸汽壓力，確保最后生產(chǎn)出是最高標準的煙絲。

3.3 人機交互畫面設計

在PLC的應用中，人機交互屏的設計對其應用的方便性有較嚴重的影響。人機交互畫面的設計效果直接決定PLC的系統(tǒng)是否可以正常使用?，F(xiàn)如今的交互以及顯示都是在Windows95 環(huán)境下，使用 ProTool軟件以填入式的方式來構建，最后把整個應用過程中需要用到的模塊編輯到界面上，進行鏈接并設置對應的參數(shù)，讓設備在運行當中可以對整體的狀態(tài)以及工作參數(shù)進行監(jiān)測與現(xiàn)實[4]。

3.4 軟件設計

烘絲機自動控制系統(tǒng)中的最為核心的關鍵就是PLC技術，PLC技術作為梯形圖結構的主要核心控制程序，操作終端需要將出口處煙絲中所含的水分轉變?yōu)閰?shù)，PLC技術會把所在的參數(shù)轉變?yōu)榭刂谱兞浚笸ㄟ^對相關設備進行命令。主要操作步驟如下：煙絲會在烘絲機的入口進行稱重，然后進入烘絲機內部，利用終端控制蒸汽壓力、烘桶轉速以及溫度等，實現(xiàn)OID閉環(huán)控制。

4 烘絲機的主要控制變量以及控制方案

4.1 蒸汽壓力對水分的影響

蒸汽壓力會死者弧形以及輻射型熱交換板期間使煙絲充分受熱，煙絲的水封會隨之蒸發(fā)變得干燥。在烘干筒整體溫度不變的情況下，蒸汽壓力逐漸提升，烘絲機的出口水分會隨之降低，相反，蒸汽壓力降低那么水分也會隨之增高。

4.2 熱風溫度對水分的影響

熱風溫度產(chǎn)生的機器為熱風風機，其溫度是通過角行程執(zhí)行器來使冷熱空氣進行改變。當轉速以及溫度達到一定時，煙絲的水分蒸發(fā)取決于風的溫度。因此，隨著空氣溫度的升高，烘干機的出口水分減少，反之亦然。

4.3 烘筒轉速對水分的影響

烘筒轉速決定煙絲在烘筒內滯留時間，時間越長，水分蒸發(fā)越多。由于在烘烤過程中，伴隨著一定的化學反應，以提高煙絲的內在品質，其過程需要一定時間，不宜過短，也不宜過長。

4.4 排潮風門對水分的影響

排潮風門的大小直接影響著熱風流速，風門越大隨著流速就會越大，煙絲水分蒸發(fā)就會越快。排潮風門如果處于關注的狀態(tài)，則煙絲無法進行烘干[5][6]。系統(tǒng)還會根據(jù)特定的控制方式來對物理量進行調整，來使出口處的煙絲達到規(guī)定的要求，從上述幾個可以得出，烘干筒的轉速主要有變頻器來控制，根據(jù)系統(tǒng)調節(jié)主要分為三個檔位，預熱狀態(tài)的轉速為6r/min，煙絲如果徹底進入烘絲機以后會朱建生省委11r/min，當煙絲的轉速到達最后的到料狀態(tài)時，轉速會提升為16r/min，來把烘絲機中的最后剩余煙絲進行導出，防止煙絲太過于干燥[7]。排潮風門的設計也是有工藝段來進行調節(jié)的，烘絲機在正常的運作過程中，排潮風門的開啟狀態(tài)會一直報紙。系統(tǒng)的主要控制變量和方案如圖2所示。

圖2 主要控制變量以及控制方案

5 結語

煙草企業(yè)在生產(chǎn)過程中運用計算技術的現(xiàn)象已經(jīng)逐漸普遍，計算機技術使煙草生產(chǎn)的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質量得到很大的提升，使煙草企業(yè)的發(fā)展更進一步。而在此生產(chǎn)過程中，烘絲機占著很重要的位置，烘絲機的整體效率直接影響著煙草的質量。烘絲機自動控制系統(tǒng)中PLC的應用，提高了烘絲機運行的自動化水平，還有效的提高了烘絲機的運作效率以及烘干煙絲的質量。