煙葉密集烘烤自動加煤系統及其控制系統設計

中國煙草總公司重慶市煙草公司奉節煙草分公司 陳天才 肖鵬 張欽松 王振國 尹朝先

河南農業大學機電工程學院 楊路超 王振鋒 丁攀

煙葉密集烘烤自動加煤系統及其控制系統設計

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在卷煙生產中，煙葉烘烤是烤煙生產中決定品質好壞與產量高低的最后環節，也決定著煙農收入。先進的煙葉烘烤設備可以生產出質量更好的煙葉，增產增收。但是，目前密集烤房烘烤設備自動化、智能化程度仍較低，許多環節還需人工操作，烘烤設備反應慢、時效性差、易失控、溫濕度波動幅度大、能源利用率低、烘烤參數不穩定，直接影響煙葉烤后質量和減少勞動力、降低勞動強度，增加煙農收入。研究將密集烤房的自動控制設備和自動加煤設備相結合，在保證烘烤工藝不變的情況下，實現各烘烤參數的自動調整，以達到提高烘烤質量和減輕勞動強度的目的，對推進煙葉烘烤現代化具有重要的意義。

一、自動加煤系統的組成

自動加煤系統包含加煤機械系統、密集烤房自動控制系統和助燃鼓風系統，其中加煤機械系統包括煤斗、螺旋送煤器、帶減速器的電機、加熱爐燃燒室及灰渣收集小車等部分構成；密集烤房自動控制系統是自動加煤機的“大腦”，是核心部分；助燃鼓風系統主要由煙房專用鼓風機、風管及鼓風器組成，設備示意圖如圖1所示。

圖1 設備示意圖

二、控制系統

控制系統最終是由烤煙煙農直接使用的，這就要求控制系統必須價格低廉、操作簡便。

單片機技術已是目前常用的控制技術，該控制儀把模糊控制的方法與單片機控制技術相結合，可使控制儀的性能指標達到最優。目前，單片機技術已經相當成熟，并且體積小，成本低，已經在各行各業廣泛應用。為降低控制器的成本并減小體積，主控芯片（CPU）采用的是美國ATMEL公司的嵌入式單片機AT90S8535，其內部具有8通道10位精度ADC，可滿足溫度轉換的精度要求，其內部的8 k字節在線可編程FLASH、512字節SRAM及512字節在線可編程EEPROM可滿足編程調試的需要，32個可編程的I/O接口中除PA口用于A/D轉換外，其他I/O接口可接顯示電路、鍵盤輸入級預設置電路和電路執行機構的驅動電路等，一片40腳的DIP芯片可滿足設計要求，它具有達到設定溫度時間短、穩態溫度波動小、反應靈敏、抗干擾能力強、節省電能等優點。其控制框圖如圖2所示。

圖2 設備控制框圖

這種控制器是由KF-1型煙葉烤房溫濕度自控儀改進而來的，不僅技術成熟、調試簡單，并且成本低，尤其適合目前我國廣大地區煙農生產的需求，其控制過程為：助燃鼓風系統負責煤燃燒室的給風，需要增加火力升溫時，加大鼓風機速度，增加進風量，同時加煤機進行加煤量增加，反之降低鼓風機速度甚至鼓風機速度降為零，在這一過程時，加煤機較少加煤量，使得烤房內溫度降低，后門用于調整烤房的濕度，濕度高時加大后門的開啟量，反之減少其開啟量甚至關閉，其控制主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序控制流程圖

三、結論

將密集烤房的自動控制設備和自動加煤設備相結合，在保證烘烤工藝不變的情況下，實現各烘烤參數的自動調整。該系統是一種造價低廉，具有全自動、提高煙葉烘烤質量、節約能源、釋放勞動力等特點的新型加煤設備。通過在重慶奉節桃園烘烤廠的試驗，分析智能烤房加煤系統樣機的參數，穩定性以及可靠性，經過反復測試和改進，使其能夠滿足煙葉烘烤全程自動加煤和清灰的要求，并配套相關技術進行示范推廣，解決煙葉烘烤控溫難、加煤頻繁勞動強度大的問題，提高煙葉烘烤自動化控制和專業化服務水平。

中國煙草總公司重慶市公司科技計劃項目（KJC-XM-03-02）】-02