PLC在烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

沈 聰

(廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 湛江卷煙廠，廣東 湛江 524000)

0 引 言

作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國(guó)，我國(guó)農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著十分重要的地位。在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中，除了傳統(tǒng)農(nóng)作物的生產(chǎn)和加工外，經(jīng)濟(jì)作物的種植和加工也占據(jù)著十分重要的地位。當(dāng)前，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)作物中，煙草的種植比較普遍，發(fā)展也十分迅速。在煙草加工過(guò)程中，烘絲機(jī)的作用十分關(guān)鍵，能夠?qū)煵葸M(jìn)行烘干，降低煙草的含水率，提高最終成品的質(zhì)量，對(duì)煙草企業(yè)發(fā)展有著積極的影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，煙草企業(yè)中的烘絲機(jī)自動(dòng)控制水平也得到了顯著提高，尤其是PLC的應(yīng)用，更是提高了烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以，在煙草生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)PLC在烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能

烘絲機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中，物料會(huì)從前室進(jìn)料口進(jìn)入烘筒。在烘筒轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，物料會(huì)在其中滾動(dòng)前進(jìn)，直到進(jìn)入后室的出料口落下。此過(guò)程中，蒸汽會(huì)經(jīng)過(guò)管路系統(tǒng)進(jìn)入烘筒，對(duì)煙絲進(jìn)行間接加熱，加快物料的干燥。此外，自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行物料的輸送和檢測(cè)。將物料輸送到進(jìn)料口后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并根據(jù)入口的斷料時(shí)間，選擇相應(yīng)的工作狀態(tài)，確保對(duì)煙絲進(jìn)行均勻烘干，從而提高煙絲烘干工作的效率[1]。

在烘絲機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)還具有以下功能。

1.1 檢測(cè)功能

烘絲機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在運(yùn)行過(guò)程中最直接的作用是對(duì)入口進(jìn)行物料流量檢測(cè)，對(duì)入口的煙絲流量和出口的煙絲水分、溫度、蒸汽壓力以及閥門開(kāi)度值等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，從而在后續(xù)得到合適的控制。

1.2 顯示功能

烘絲機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，能夠?qū)z測(cè)到的各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，包括整個(gè)工況的流程圖、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)設(shè)定、參數(shù)記錄圖、參數(shù)歷史趨勢(shì)和故障診斷信息尋跡圖等。

1.3 控制功能

在烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)對(duì)烘絲機(jī)的整體運(yùn)行進(jìn)行有效控制。整個(gè)控制過(guò)程具有明顯的多輸出、多輸入和滯后性特點(diǎn)，需要在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)設(shè)備的硬件配置和軟件編制進(jìn)行針對(duì)性控制。此外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝條件也有著明確要求。在烘絲機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，它對(duì)飽和蒸汽壓力、入口蒸汽壓力、壓縮空氣的干燥清潔度以及煙絲流量時(shí)間的穩(wěn)定性，都有著比較明確的要求。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，能夠有效調(diào)整烘絲機(jī)具體運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而控制滾筒的轉(zhuǎn)速，控制煙絲的烘干工作，保證最終的煙絲含水率能夠被控制在合理范圍內(nèi)。

1.4 診斷功能

診斷功能是烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的重要功能，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)多次進(jìn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，并采取處理措施，防止故障的影響擴(kuò)大。

2 烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)PLC硬件配置

2.1 系統(tǒng)硬件配置

在烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，PLC的硬件配置需要考慮到控制對(duì)象和系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)要求。當(dāng)前，在烘絲機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用PLC主要是西門子s7-200系列。以該系列的PLC為例進(jìn)行探討，由于其功能更加齊全、運(yùn)行更加可靠、配置更加靈活，所以在很多工控產(chǎn)品中都有著廣泛應(yīng)用，能夠極大地簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率和機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

PLC硬件配置需要考慮烘絲機(jī)的運(yùn)行、結(jié)構(gòu)以及具體的系統(tǒng)操作要求。首先，結(jié)構(gòu)上要使用封閉式整機(jī)。運(yùn)行過(guò)程中，借助濾塵網(wǎng)的風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)，能夠提高防護(hù)等級(jí)。由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性，它能夠有效提高信息輸入、輸出和控制的效率。其次，在PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)置中，人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)工作得到了重視。人機(jī)交互的操作和顯示界面十分簡(jiǎn)潔，全程能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)對(duì)話式的觸摸操作，方便操作人員進(jìn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)查詢和配置。另外，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)在控制過(guò)程中能夠利用異步交流電機(jī)，有效控制和調(diào)節(jié)烘絲滾筒的轉(zhuǎn)速[2]。

2.2 控制通道主回路

控制通道主回路的設(shè)計(jì)是十分基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，能夠控制工作調(diào)節(jié)蒸汽壓力。一般來(lái)說(shuō)，烘絲機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)入烘筒內(nèi)的熱風(fēng)溫度和滾筒轉(zhuǎn)速基本保持恒定，而蒸汽壓力和入口煙絲流量水分的改變會(huì)影響烘絲機(jī)出口煙絲的水分。所以，PLC的應(yīng)用主要是對(duì)蒸汽壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)監(jiān)測(cè)煙絲水分，選擇合適的生產(chǎn)控制方法來(lái)調(diào)節(jié)蒸汽壓力，從而保證最終生產(chǎn)的煙絲水分含量能夠控制在合理范圍內(nèi)[3]。

2.3 人機(jī)交互畫面設(shè)計(jì)

在PLC的應(yīng)用過(guò)程中，人機(jī)交互畫面的設(shè)計(jì)工作對(duì)其應(yīng)用的便捷性有很大影響。人機(jī)交互畫面的設(shè)計(jì)效果，直接影響PLC系統(tǒng)的正常使用。當(dāng)前的PLC系統(tǒng)，其交互和顯示都是基于Windows95環(huán)境，利用ProTool組態(tài)軟件以填入式對(duì)話建立目標(biāo)。然后，再將應(yīng)用過(guò)程中需要使用的功能模塊編輯到界面中，對(duì)其建立邏輯連接后再設(shè)置參數(shù)，使系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行顯示和監(jiān)測(cè)，最終用人機(jī)互動(dòng)的方式，幫助相關(guān)工作人員及時(shí)了解信息，從而保證烘絲機(jī)運(yùn)行的質(zhì)量和效率。

3 烘絲機(jī)的主要控制變量

烘絲工藝中，影響煙絲水分的主要物理參量有蒸汽壓力、熱風(fēng)溫度、烘筒轉(zhuǎn)速和排潮風(fēng)門開(kāi)度。

3.1 蒸汽壓力對(duì)水分的影響

一定壓力和溫度的水蒸汽在通過(guò)弧型和輻射交換時(shí)將熱量傳導(dǎo)到煙絲，使煙絲充分受熱，水分蒸發(fā)而干燥。在烘筒轉(zhuǎn)速和熱風(fēng)溫度不變的情況下，隨著蒸汽壓力的增高，烘絲機(jī)出口水分隨之降低；反之，增高。

3.2 排潮風(fēng)門對(duì)水分的影響

排潮風(fēng)門大小決定了熱風(fēng)的流速。風(fēng)門越大，流速也就越大，越能促使煙絲水分的蒸發(fā)。當(dāng)排潮風(fēng)門完全關(guān)閉時(shí)，煙絲則不能在筒內(nèi)得到干燥。

4 結(jié) 論

近年來(lái)，隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)煙草企業(yè)獲得了新的發(fā)展機(jī)遇。計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普遍，極大地提高了煙草生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)加工效率和質(zhì)量，促進(jìn)了煙草企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。在煙草企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，烘絲機(jī)的作用十分關(guān)鍵。烘絲機(jī)的應(yīng)用質(zhì)量和效率，直接影響著煙草企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。近幾年，信息技術(shù)的應(yīng)用使得烘絲機(jī)的自動(dòng)化控制水平有了顯著提高。PLC作為當(dāng)前自動(dòng)控制系統(tǒng)中比較重要的設(shè)備，將其應(yīng)用于烘絲機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，能夠極大提高烘絲機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化水平。所以，在烘絲機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中可以增加PLC的應(yīng)用，通過(guò)PLC提高烘絲機(jī)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。