煙草在線(xiàn)專(zhuān)稿　　[摘要]：為提高煙葉復(fù)烤工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性，成品水分的均勻穩(wěn)定，降低復(fù)烤操作人員的工作強(qiáng)度，云南宣威復(fù)烤廠(chǎng)結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的自身實(shí)際，對(duì)烤片機(jī)的回潮系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，應(yīng)用前饋加反饋雙循環(huán)PID控制原理，在手動(dòng)操作的基礎(chǔ)上增加了一套煙葉水分自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)烤片機(jī)入口物料水分、流量的收集反饋，閥位的開(kāi)度、動(dòng)作，進(jìn)行汽、水的適度供給，煙片的吸收，來(lái)達(dá)到的水分設(shè)定值，同時(shí)又對(duì)烤片機(jī)出口水分、溫度實(shí)際值進(jìn)行收集反饋，來(lái)對(duì)設(shè)定水分值的偏差進(jìn)行修訂，再進(jìn)行汽、水量的適度補(bǔ)償，形成實(shí)際值與設(shè)定值的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙葉水分的精準(zhǔn)控制。

　　[關(guān)鍵詞]：烤片；前反饋；水分；精準(zhǔn)

　　一、研究的目的和意義

　　打葉復(fù)烤產(chǎn)品質(zhì)量要得到保障，涉及到多個(gè)工藝質(zhì)量指標(biāo)，成品水分為最重要的工藝質(zhì)量指標(biāo)，為充分保障卷煙工業(yè)企業(yè)和商業(yè)企業(yè)的利益，如何完成成品水分的均衡精準(zhǔn)控制，設(shè)置合理的成品水分，是復(fù)烤企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)利益的工作重點(diǎn)，通過(guò)以上項(xiàng)目的開(kāi)展實(shí)施，將能全面降低生產(chǎn)操作人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度，整體提高成品水分指標(biāo)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　煙葉復(fù)烤是煙葉從農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變到工業(yè)生產(chǎn)原料的一個(gè)重要加工過(guò)程，是煙草整體加工中非常重要的環(huán)節(jié)，　其主要目的在于調(diào)整煙葉水份達(dá)到防止霉變、排除塵士、凈化香氣、殺蟲(chóng)滅菌、利于儲(chǔ)存發(fā)酵、保持煙葉色澤鮮艷和提高煙葉品質(zhì)的目的。打葉復(fù)烤工藝中片煙復(fù)烤主要通過(guò)對(duì)打葉分離之后的煙葉片進(jìn)行干燥、冷卻、回潮三道工序處理，使葉片的水分，溫度達(dá)到規(guī)定的工藝技術(shù)指標(biāo)。所以片煙復(fù)烤是打葉復(fù)烤工藝過(guò)程中極其重要的環(huán)節(jié)。烤片機(jī)前后反饋水分控制技術(shù)在全國(guó)復(fù)烤行業(yè)中屬于首創(chuàng)，通過(guò)項(xiàng)目的開(kāi)展實(shí)施，將能全面降低生產(chǎn)操作人員的工作勞動(dòng)強(qiáng)度，整體提高成品水分指標(biāo)，使水分均衡穩(wěn)定，保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　二、國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展情況

　　（一）國(guó)內(nèi)外研究情況：目前烤片機(jī)的控制方式是采用基本的PID分支小回環(huán)進(jìn)行分段控制，干燥段有四個(gè)PID溫度控制環(huán)，冷卻段有一個(gè)PID溫度控制環(huán)，回潮段則有兩個(gè)PID溫度控制環(huán)和一個(gè)高壓水泵PID水分控制環(huán)。這也是目前國(guó)內(nèi)復(fù)烤線(xiàn)的主要控制模式。

　　就理論上而言，PID調(diào)節(jié)是比較穩(wěn)定可靠的控制方式，經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)時(shí)間，都能夠達(dá)到所需的設(shè)定值。按理整個(gè)烤片機(jī)干燥、冷卻和回潮三個(gè)復(fù)烤工藝段都應(yīng)該是非常穩(wěn)定的，但實(shí)際上，由于各區(qū)段的參數(shù)設(shè)定值都是操作工憑經(jīng)驗(yàn)給定的，而不同操作工的經(jīng)驗(yàn)、操作熟練程度及責(zé)任心不同，而且回潮段的加水加汽輔助噴射又全靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，這些人為因素就給控制帶來(lái)了不穩(wěn)定性，都直接反映在復(fù)烤機(jī)出口處煙葉水分值不穩(wěn)定。自動(dòng)高壓泵的PID水分控制環(huán)雖能對(duì)出口水分起到一定的穩(wěn)定作用，但控制較為滯后，而且高壓霧化噴嘴產(chǎn)生的霧化水顆粒較大、溫度低，易在煙葉表面形成水滴，從而影響到煙葉的品質(zhì)。

　　另一方面，由于我國(guó)的煙葉是千家萬(wàn)戶(hù)小規(guī)模種植的農(nóng)產(chǎn)品，同時(shí)多等級(jí)、產(chǎn)地、大配方的加工模式實(shí)施，導(dǎo)致打葉復(fù)烤的煙葉原料極其復(fù)雜，同一加工批次的煙葉水分、品種、身份等影響到煙葉復(fù)烤加工的因素都是復(fù)雜的非線(xiàn)性變化，這些都是人工操作所難以掌握的，從而也都導(dǎo)致了烤機(jī)出口水分的不穩(wěn)定性。

　　而復(fù)烤后煙葉的存儲(chǔ)和再發(fā)酵對(duì)水分、溫度是有特殊要求的，片煙質(zhì)量的不穩(wěn)定性會(huì)影響到卷煙工業(yè)對(duì)煙葉的使用性能，特別是水分含量，若過(guò)高則煙葉易發(fā)生霉變，過(guò)低則煙葉易碎，而且等級(jí)下降，經(jīng)濟(jì)效益降低，這些都會(huì)造成煙葉原材料的損耗和浪費(fèi)，給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在生產(chǎn)實(shí)際中，通過(guò)對(duì)內(nèi)部烤片操作人員的管理，以及對(duì)其他復(fù)烤企業(yè)的走訪(fǎng)觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)責(zé)任心稍差的操作人員為了規(guī)避職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，都讓烤機(jī)出口水分在低限波動(dòng)，因而這就迫切需要?jiǎng)?chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出一套烤機(jī)水分智能控制系統(tǒng)，減小復(fù)烤工藝過(guò)程的人為因素，提高復(fù)烤片煙產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

　　國(guó)內(nèi)的大多復(fù)烤企業(yè)對(duì)烤片機(jī)的水分控制，大都采用采用人工進(jìn)行調(diào)整和控制，主要是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視測(cè)量裝置和質(zhì)檢所取得的數(shù)據(jù)值，與要求值進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)人工對(duì)閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)，來(lái)調(diào)整汽、水流量的大小，通過(guò)調(diào)控?zé)熑~吸收的水分值的多少，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙葉水分值的修訂（增加減少），滿(mǎn)足工藝質(zhì)量的要求。

　　采用人工操作控制系統(tǒng)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中操作人員要根據(jù)物料情況及出口水分情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，因而操作頻繁，操作強(qiáng)度大，同時(shí)又要人工感知烤片機(jī)出口的片煙水分值，確定水分值的多少，來(lái)進(jìn)行汽、水量的調(diào)控，因而從事設(shè)備的操作人員，需要具有相應(yīng)的素質(zhì)和一定技能、資質(zhì)，責(zé)任心強(qiáng)的能力綜合操作人員，才能滿(mǎn)足和適應(yīng)此項(xiàng)操作工作。為了降低設(shè)備操作中的工作強(qiáng)度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙葉水分的精準(zhǔn)控制，國(guó)內(nèi)一些廠(chǎng)家進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，其主要就是根據(jù)物料情況及出口水分，依據(jù)設(shè)定值來(lái)對(duì)回潮區(qū)的閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)氣動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)汽、水的流量調(diào)整，完成對(duì)出口水分的控制，因受進(jìn)口物料流量和水分波動(dòng)量的影響，為了及時(shí)達(dá)到設(shè)定水分值，必然會(huì)造成閥門(mén)開(kāi)閉頻繁，汽水比需要頻繁調(diào)整，無(wú)法對(duì)煙葉的水分實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，煙葉水分會(huì)出現(xiàn)忽高忽低的情況，必將會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。為了改變?nèi)藶橐蛩貙?duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，

　　保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻穩(wěn)定，針對(duì)復(fù)烤企業(yè)專(zhuān)業(yè)技能人員、復(fù)合性人員少的情況，實(shí)現(xiàn)烤片機(jī)水分的智能化精準(zhǔn)控制，降低生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度和企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行成本，在保障復(fù)烤企業(yè)的利益前提下，兼顧兩煙利益，合理設(shè)置煙葉的水分，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，是復(fù)烤企業(yè)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)建國(guó)內(nèi)一流復(fù)烤企業(yè)的奮斗目標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)卷煙上水平的重要發(fā)展途徑之一。

　　實(shí)現(xiàn)烤片成品水分的智能控制，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，減少企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的成本費(fèi)用，實(shí)際對(duì)產(chǎn)品的過(guò)程的精準(zhǔn)控制，從而達(dá)到產(chǎn)品的結(jié)果控制，是國(guó)內(nèi)外復(fù)烤企業(yè)智能控制的今后發(fā)展的重要方向之一。

　　因水分前饋加后反饋雙循環(huán)PID控制系統(tǒng)中，要引入來(lái)料流量、水分及涼房水分，因來(lái)料的流量不均勻、不衡定，來(lái)料的水分也不穩(wěn)定，來(lái)料的流量和水分波動(dòng)性大，為達(dá)到設(shè)定的片煙水分值，控制系統(tǒng)必然要依據(jù)來(lái)料的流量和水分、涼房水分，出口水分，調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)度，來(lái)進(jìn)行加水量的增減，進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償，控制加水量的閥門(mén)必然要開(kāi)啟、關(guān)閉頻繁，造成加水量突大、突小，使實(shí)際的片煙水分與設(shè)定值偏差較大，同時(shí)也造成噴嘴的霧化效果差，煙葉上潮帶水嚴(yán)重，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和安全?！?/p>

　　由于整個(gè)烤片機(jī)煙葉復(fù)烤過(guò)程的復(fù)雜性，建立嚴(yán)格的機(jī)理模型難度非常大，而一般對(duì)于先進(jìn)控制來(lái)說(shuō)，不知道被控對(duì)象的模型是無(wú)法實(shí)施先進(jìn)控制策略的。煙葉復(fù)烤出口水分控制系統(tǒng)最終的改造目的是實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線(xiàn)的全自動(dòng)控制，正常工況下，操作人員根據(jù)加工煙葉的品種和等級(jí)選擇一組參數(shù)后，由控制系統(tǒng)實(shí)施復(fù)烤機(jī)出口水分自全動(dòng)控制，考慮到整個(gè)項(xiàng)目的復(fù)雜性，首先我們針對(duì)目前復(fù)烤機(jī)出口水分控制的難點(diǎn)，先對(duì)烤片機(jī)回潮段煙葉出口水分的控制，在成功實(shí)施回潮段煙葉出口水分控制的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)施烤片機(jī)干燥區(qū)、喂料機(jī)、進(jìn)料口流量等，整個(gè)復(fù)烤機(jī)出口水分的全自動(dòng)控制?！?/p>

　　（二）宣威復(fù)烤廠(chǎng)烤片機(jī)的現(xiàn)狀：目前我廠(chǎng)烤片機(jī)的控制方式是采用基本的PID分支小回環(huán)進(jìn)行分段控制，就宣威復(fù)烤廠(chǎng)復(fù)烤生產(chǎn)線(xiàn)而言，烤機(jī)是昆船生產(chǎn)的仿普洛克特?zé)熎瑥?fù)烤機(jī)，控制系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化水平較高的生產(chǎn)線(xiàn)之一，入口配有電子流量秤和紅外水分儀，冷房和出口各配有1臺(tái)紅外水分儀，采用SIEMENS　S7-400PLC　控制模塊和PROFIBUS　DP總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)子站結(jié)構(gòu)對(duì)烤機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)行控制，現(xiàn)場(chǎng)配置了操作站，同時(shí)建立了中央監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)所有電機(jī)實(shí)現(xiàn)順序啟、?？刂?#xff0c;干燥段有四個(gè)PID溫度控制環(huán)，冷卻段有一個(gè)PID溫度控制環(huán)，回潮段則有兩個(gè)PID溫度控制環(huán)和一個(gè)高壓水泵PID水分控制環(huán)，具備設(shè)備運(yùn)行故障報(bào)警和機(jī)尾水分高低限報(bào)警功能。這也是目前國(guó)內(nèi)復(fù)烤線(xiàn)的主要控制模式。

　　就理論上而言，PID調(diào)節(jié)是比較穩(wěn)定可靠的控制方式，經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)時(shí)間，都能夠達(dá)到所需的設(shè)定值。按理整個(gè)烤片機(jī)干燥、冷卻和回潮三個(gè)復(fù)烤工藝段都應(yīng)該是非常穩(wěn)定的，但實(shí)際上，由于各區(qū)段的參數(shù)設(shè)定值都是操作工憑經(jīng)驗(yàn)給定的，而不同操作工的經(jīng)驗(yàn)、操作熟練程度及責(zé)任心不同，而且回潮段的加水加汽輔助噴射又全靠人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，這些人為因素就給控制帶來(lái)了不穩(wěn)定性，都直接反映在復(fù)烤機(jī)出口處煙葉水分值不穩(wěn)定。自動(dòng)高壓泵的PID水分控制環(huán)雖能對(duì)出口水分起到一定的穩(wěn)定作用，但控制較為滯后，而且高壓霧化噴嘴產(chǎn)生的霧化水顆粒較大、溫度低，易在煙葉表面形成水滴，從而影響到煙葉的品質(zhì)。

　　另一方面，由于我國(guó)的煙葉是千家萬(wàn)戶(hù)小規(guī)模種植的農(nóng)產(chǎn)品，大配方、多等級(jí)、多產(chǎn)地配打?qū)е麓蛉~復(fù)烤的煙葉原料極其復(fù)雜，同一加工批次的煙葉水分、品種、身份等影響到煙葉復(fù)烤加工的因素都是復(fù)雜的非線(xiàn)性變化，這些都是人工操作所難以掌握的，從而也都導(dǎo)致了烤機(jī)出口水分的不穩(wěn)定性。

　　而復(fù)烤后煙葉的存儲(chǔ)和再發(fā)酵對(duì)水分、溫度是有特殊要求的，片煙質(zhì)量的不穩(wěn)定性會(huì)影響到卷煙工業(yè)對(duì)煙葉的使用性能，特別是水分含量，若過(guò)高則煙葉易發(fā)生霉變，過(guò)低則煙葉易碎，而且等級(jí)下降，經(jīng)濟(jì)效益降低，這些都會(huì)造成煙葉原材料的損耗和浪費(fèi)，給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在生產(chǎn)實(shí)際中，通過(guò)我對(duì)內(nèi)部烤片操作人員的管理，以及對(duì)其他復(fù)烤企業(yè)的走訪(fǎng)觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)責(zé)任心稍差的操作人員為了規(guī)避職業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，都讓烤機(jī)出口水分在低限波動(dòng)，因而這就迫切需要?jiǎng)?chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出一套烤機(jī)水分智能控制系統(tǒng)，減小復(fù)烤工藝過(guò)程的人為因素，提高復(fù)烤片煙產(chǎn)品質(zhì)