基于PLC的煙葉烤房自動加煤系統設計

吳正興，徐萬明，楊思陽，黃 軍

（黔東南民族職業技術學院，貴州 凱里556000）

0 引言

烤房是烤煙生產必不可少的基本設備。九十年代后，國家煙草局在全國范圍內積極推廣三段式密集型烤房[1]。這種烤房雖在一定程度上可提高煙葉烤制質量，節省燃煤，但燃煤添加的方式局限于人工加燃煤和半自動加燃煤，且對何時加料也受限于煙葉烤制人員的經驗判斷。同時，烤房內溫度的不均勻、可靠性低、勞動強度大、工作環境惡劣等也影響了煙葉烤制效率的提高。

可編程控制器具有自動控制能力強、使用方便、維護容易、通用性強、可靠性高、易于擴展等優點[2]。為了能有效解決烤房自動加煤系統所面臨的問題，保證烤房內溫度的穩定性，提高煙葉烤制質量及企業的經濟效益，設計了一款基于PLC的煙葉烤房自動加煤系統。

1 自動加煤系統總體方案設計

1.1 傳送機構和輔助設備的選用

烤房內穩定的溫度是烤煙質量的保證，但對火爐燃料定時、定量的供給有很高要求。本煙葉烤房自動加煤系統選用具有運輸效率高、可靠性好、傳送精度高、易于實現自動化等優點的螺旋式傳送機構，實現火爐燃料的定時定量供給。

輔助設備主要選用帶有電動砸門的漏斗一個，控制柜一個，鼓風機一臺，電動機一臺。

1.2 控制器的確定

單片機具有極強的實時數據處理功能，且價格便宜，功耗小，系統運行成本低，但惡劣環境下工作穩定性差，抗干擾能力不強，現場維護困難，技術學習難度大，采用單片機控制需要有較高專業技術才能使系統可靠穩定地工作。

PLC雖成本較高，但具有通用性強、抗干擾能力強、可靠性高、編程語言簡單易學、使用方便、易于擴展、控制系統調試周期短等特點，且無需拆動任何硬件，即可在線修改控制程序，調整控制方案，實現程序執行狀況的實時監控，為現場調試和維護提供極大的方便。

煙葉烤房自動加煤系統涉及的控制環節較多，對溫度的穩定性和控制精度要求較高，抗干擾能力要求強，且能夠在惡劣環境下可靠工作，鑒于此，采用PLC控制方式。

1.3 自動加煤系統的整體方案

烤房自動加煤系統主要由電動機、螺旋傳送機、驅動裝置、傳感器、PLC、補風機及其相關的輔助機構組成。該系統的工作原理是通過電動機驅動螺旋傳送機將煤粉運送至烤房燃燒室，經補風機強制補風，使煤粉接近完全燃燒；利用傳感器檢測烤房內的溫度，當傳感器發出低溫度信號時，PLC啟動補風機補風，經規定的時間，若溫度上升，則加煤電動機不啟動，若溫度沒有上升，則視為燃料耗盡且啟動加煤電動機進行添加煤料，保證烤房內溫度的穩定。該系統通過上述的工作實現煙葉烤制過程中不同時段給定相應溫度并保持穩定的控制要求。總體方案結構簡圖如圖1所示。

圖1 總體方案結構簡圖

2 基于PLC自動加煤機構控制系統的設計

2.1 硬件選型

2.1.1 溫度傳感器的選型

傳感器的選擇要考慮傳感器的檢測精度、靈敏性、穩定性、工作壽命、工作條件等因素。經查閱，本系統選用美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源AD590型溫度傳感器。該型傳感器將溫度轉換為電流輸出，具有線性良好、性能穩定、靈敏度高、不需輔助電源、無需補償、抗干擾能力強、可遠距離測溫等特點，適用于該系統。

2.1.2 PLC的選型

PLC是自動加煤系統的核心。為提高系統可靠性，實現手動輸入模式，輸入和輸出共設計11個點。為降低成本，PLC選用交流電源，輸出采用繼電器輸出方式。根據日常使用情況和輸入輸出點數的要求選用三菱FX2N-16MR-001型PLC。因自動加煤系統含有溫度傳感器模擬量的輸入，根據三菱PLC選型手冊，選定FX2N-4AD-TC溫度傳感器作為輸入模塊。

2.2 系統控制電路的設計2.2.1 PLC的I/O端口分配

本設計I/O端口分配及功能如表1所示。

表1 I/O端口分配及功能

2.2.2 控制電路

自動加煤控制系統主要由鼓風機主電路、輸送機主電路、閘門主電路及PLC與溫度傳感器輸入模塊等構成，其系統控制電路如圖2所示。

圖2 自動加煤系統控制電路

2.3 控制系統程序設計

圖3 控制流程圖

3 總結

該自動加煤系統控制簡單、方便、實用，只要把加料漏斗加滿煤，按下啟動按鈕即可實現自動烤煙。同時，本設計增加了手動操作功能，提升了系統控制靈活性，實現緊急或特殊情況下的人工控制。該系統設計技術相對簡單，現場調試和維護方便，惡劣環境下工作穩定性好，抗干擾能力強，可實時監控和調整烤房內溫度，提高煙葉烤制質量，增加經濟收益，在煙葉烤房建設中具有一定的推廣價值。

參考文獻：

[1]宮長榮，陳江華，周義和．我國煙葉烘烤設備的歷史演變與發展創新[N]．東方煙草報，2004．

[2]王新娜，孫新鳳，姜秉梁.可編程序控制器應用技術[M].北京：中國電力出版社，2012：3-4.

[3]陸宏偉，于春光.關于“密集式烤房烘烤龍江煙葉”技術探討[J].中國新技術新產品，2010，23（1）：117.