烟草制丝加香压力控制系统改进

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了烟草制丝加香压力控制系统改进范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：针对人为调整减压阀来实现压缩空气压正常的现状，对混丝加香的压缩空气进行自动化改进。系统改进后，简化了操作流程，极大地降低了因为人工调节压力导致的人为操作出错。

关键词：加香；喷嘴；压力；自动化

引言

随着烟草制丝生产线自动化控制水平的不断提升，各种制丝生产设备的工艺参数都实现了自动化控制，促使制丝生产制造和控制质量的水平不断提升，随着自动化水平越来越高，对卷制丝生产质量的要求就更加严格，但是在生产过程中发现还有一些工序存在人为手动控制的情况出现。

1存在的现状分析

通过不断的升级改造后，发现我厂现使用的加香机喷嘴为两组双介质（压空、料液）喷嘴，引射压空管路仅有手动调节阀进行调节。受气源影响，手动调节阀输出有一定的调节振荡期，导致压力存在波动，因此需要人工及时发现，并凭经验手动精确调节气压阀，控制在工艺标准内。而且参照我厂制丝工艺标准———加香压空引射压力为0.08MPa，人工精准调整2个喷嘴的减压阀压力控制在工艺标准内，存在一定的难度，并且影响压缩空气的稳定性，而且烟草制丝加香工艺任务是采用压缩空气雾化香精后将其准确、均匀地施加到烟丝上，由于压缩空气和香精的相对速度很大，气液之间产生很大的摩擦力将料液雾化[1]。当压空存在波动时，将直接影响最终香精雾化，造成香精喷撒不均，因此需要压空引射压力稳定输出来保证加香均匀。

2压缩空气自动控制方案的确定

为实现设备压缩空气的自动化控制，通过前期的考察，以及技术人员的技术分析，要达到上述要求，需要改造目前的管路机械部分以及电气控制部分才能实现。实施的难点在于采集压缩空气的信号，这就需要把原有的机械式的压力表更换为气体流量计，而且还需要对原有的压缩空气管路进行系统化改造，安装新仪器仪表，编写PLC程序、开发监控程序，使压力值能够实时清晰地显示在主控制屏上，使现场人员观察生产过程压力值时一目了然，而且还可以在操作界面进行压力值的设定，要实现这种功能就必须要求具备3块功能模块：控制器部分、执行部分和检测部分。其中控制器部分又分为主控制器、操作界面和通讯方式三部分，执行部分又分为通道控制器和无极调控稳压方式，通道控制器主要是具备单喷嘴和双喷嘴的选择，有利用多种加香模式的进行；检测部分主要是要具备压力流量的检查功能，如图1所示。

3方案的实施

3.1主要设备的选择。

1）人机交换机的选择，通过对比后选择西门子SIEMENSSMART700IE电阻式交换机，主要是其画面针对性强，功能相对集中，便于操作，并且更改程序简单，后期维护简便，并且与S7-200最兼容，无需购置其它扩展模块。2）电气比例阀的选择，通过对市场多个型号的比较，最后确认选择SMC比例阀VY系列。其控制原理为以电控方式思想对流量节流控制，也可实现对压力控制，根据控制信号的大小来调整阀芯的截面面积，使得阀芯的移动与输入电压呈比例控制，从而达到连续无极调节压力大小要求。SMC比例阀设计和维修简单，控制精度好，能实现稳压稳流无极调控需求。3）气体窝街流量计的选择，针对监测部分的设备我们选择ECLUGB系列涡街流量计。其主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸气等多种介质，可用于一般流量检测且压力损失小；在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响，但存在小流量死区，针对现场流量需求可忽略，并且测量精度一般可达±1%R—±2%R，测量精度适用，长期可靠性高，无需经常维护，寿命长。4）S7-200系列的进一步选型，根据我们所需要的IO点数量（1DI、4AI、2AO）需求，且根据原有薄膜调节阀、流量计模拟量均为4~20mA输入或出，查询S7-200CN操作手册，选择了最优的组合：S7-224XPCN、EM235组合。

3.2设备的安装，编程以及调试

设备的采购结束后，按照前期设想，机械和电气人员对加香压气管路进行了安装更换，然后对设备进行了程序的编制以及调整。

3.2.1对采购的PLC编程以及调试在PLC中根据安装设备所采集到的压力信号编写对应的控制程序，程序回路根据所采集到的压力信号控制压力调节阀实现压力自动调节，并对升级改造的设计进行模拟调试，发现无报警，错误信号。

3.2.2SMART700IE功能设计根据功能需求设计HMI界面如图2所示，建立的人工交换界面直观，可视化程度高，可以直接在什么进行操作，设置喷嘴压力以及可以查看实时压力曲线和历史曲线，有利于人员对压力系统的分析。

3.2.3对采购SMCVY-1300电气比例阀功能调试以及PID设置PID调节模块自整定功能来确定参数，PID自整定会根据响应类型而计算出最优化的比例、积分、微分值，并可应用到控制中，再根据自整定算出的值，检测是否为最优组合图3所示。

4实现效果

通过设备安装调试正常后，对改造后加香系统进行了跟进检查。1）对新系统压空引射形成的料液雾化、形状进行检查。通过现场观察确认，新系统压空引射形成的雾化区域、形状符合设备、工艺要求。2）新系统对加香精度的影响检查。调取活动完成前后的系统加香过程数据，统计加香精度数据如表1。由统计表可以看出，活动前后，加香精度达标率均为100%，加香精度标偏有所下降，新系统的研发对原有控制系统中重要工艺指标—加香精度有所提高。3）对压缩空气压力的检查。随后随机抽取改造后不同品规的单批次生产过程引射压力值数据，与改造前的过程不同品规的单批次生产过程引射压力值数据进行对比如下页表2所示，由统计数据可以说明制程能力良好，状态稳定，比改造前有非常明显的改善。

5结语

通过这次对混丝加香机喷嘴雾化压缩空气的自动控制方式的改造，拓展了烟丝加香系统的功能，增加了加香系统料液喷嘴单、双工作模式切换功能，切换完成到位提示后功能以及切换不到位延时报警功能，提醒操作人员。系统功能更新后，改变了压缩空气人工手动调节的模式，实现了在混丝加香过程中牌号工艺标准压力值跟随生产线上烟丝牌号自动跟踪，生产中压缩空气压力值自动调节的功能，简化了操作流程，极大地降低了因为人工调节压力导致的人为操作出错，杜绝人为因素导致工艺流程错误，使混丝加香比例与加香过程喷嘴的雾化效果更加匹配，达到了生产品牌中更加理想的雾化效果。改进后的系统使生产的烟丝加香精度更加的准确，加香过程更加均匀，提高了品牌烟丝的工艺质量。

参考文献

[1]烟叶制丝工专业知识编写组.烟叶制丝工专业知识[M].郑州：河南科学技术出版社，2012.

作者：张辉 吕勇 向勇刚 单位：重庆中烟工业有限责任公司重庆卷烟厂