煙葉復(fù)烤廠葉片復(fù)烤機(jī)先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng).doc

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1、煙葉復(fù)烤廠葉片復(fù)烤機(jī)先進(jìn)控制與優(yōu)化系統(tǒng)作者:發(fā)布時(shí)間:2008-02-0404:06:42來源:Packsoft繁體版1(系統(tǒng)簡介煙葉復(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)整理和準(zhǔn)備性的加工過程，是煙草整體加工中非常重要的環(huán)節(jié)，它是在烤煙生產(chǎn)的基礎(chǔ)上形成的，同時(shí)煙葉復(fù)烤作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)并逐步發(fā)展到規(guī)?；凸I(yè)化，與較大規(guī)模的煙葉商品化和卷煙的工業(yè)化是密不可分的。煙葉復(fù)烤主要用途是對打葉分離之后的煙葉片進(jìn)行處理，使葉片的水分、溫度達(dá)到規(guī)定的工藝技術(shù)指標(biāo)。(國內(nèi)某一復(fù)烤企業(yè)為例)煙葉復(fù)烤機(jī)按工藝特點(diǎn)主要分干燥段、冷卻段和回潮段，煙葉復(fù)烤機(jī)干燥段分五個(gè)區(qū)，

2、冷卻段為一個(gè)區(qū)，回潮段有4個(gè)區(qū)。2(目前復(fù)烤機(jī)普遍存在的問題目前復(fù)烤生產(chǎn)線主要采用PLC模塊和單回路儀表等對復(fù)烤機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)行控制，現(xiàn)場配置了操作站，同時(shí)建立了中央監(jiān)控系統(tǒng)，國內(nèi)多數(shù)復(fù)烤企業(yè)生產(chǎn)線的自動化水平較高，但在一些環(huán)節(jié)上仍存在一定的問題:如回潮段煙葉出口水分控制目前處于人工調(diào)節(jié)，產(chǎn)品質(zhì)量存在一定的波動，其控制依賴操作人員的水平高低及熟練程度，出口煙葉水分受操作員工對設(shè)備的熟悉程度、操作經(jīng)驗(yàn)的多少、來料情況、設(shè)備工況等因素干擾。因此對其進(jìn)行研究改進(jìn)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及連續(xù)性，提高煙葉加工質(zhì)量水平，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和品牌效益。

3、與流程行業(yè)其他過程比較，煙葉復(fù)烤過程具有其明顯的特點(diǎn)，是一個(gè)多干擾、強(qiáng)耦合、大滯后、非線性、不確定的大熱容過程。在生產(chǎn)過程中，始終存在著具有一定溫度、濕度、壓力、流速的傳熱介質(zhì)(熱氣體)與煙葉在相對運(yùn)動過程中發(fā)生熱交換作用，從而達(dá)到煙葉的干燥、冷卻、回潮等目的。不同過程的任一區(qū)段溫度、濕度的變化，都會影響到其后各區(qū)段參數(shù)的變化和出口煙葉水分含量的變化，這就使建立系統(tǒng)的機(jī)理模型變得相當(dāng)復(fù)雜。因此復(fù)烤過程出口水分運(yùn)用簡單的PID控制算法難以達(dá)到閉環(huán)自動控制的目的，更無法保證控制的精度。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)干擾因素多:入口煙葉的水分、溫度、產(chǎn)地、品

4、種、等級對出口水分都有非常重要的影響;加熱蒸汽和回潮蒸汽的壓力、溫度以及飽和程度直接影響出口煙葉的水分和溫度;環(huán)境空氣的溫度、濕度對冷卻階段的煙葉水分和溫度也有較大的間接影響。2)測量儀表存在一定的問題，特別是紅外水分儀精度受外界的影響較大，基準(zhǔn)值易發(fā)生漂移，冷房水分儀表測量值受電噪聲的污染，測量值波動頻繁，嚴(yán)重的影響了閉環(huán)控制的性能。3)生產(chǎn)過程特性多變:受前部打葉過程的影響，煙葉進(jìn)料流量、煙葉喂料機(jī)的速度有時(shí)需要進(jìn)行調(diào)整來滿足生產(chǎn)的連續(xù)，這樣就導(dǎo)致了過程的特性參數(shù)發(fā)生改變;同時(shí)，煙葉復(fù)烤在高溫、高濕和粉塵等環(huán)境下工作，設(shè)備也會發(fā)生異常，在這種情況

5、下，操作人員需要隨時(shí)改變工藝操作，使過程特性具有多樣性，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的PID閉環(huán)控制。4)水分的控制是一個(gè)大滯后過程:往往在出口水分發(fā)生變化后，再對其進(jìn)行控制是不及時(shí)的，造成的直接后果是水分在設(shè)定值上下波動，不能穩(wěn)定。以上原因的存在提升了復(fù)烤出口水分控制的難度，運(yùn)用簡單的PID控制算法進(jìn)行的閉環(huán)控制甚至不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，更談不上控制的精度。必須借助先進(jìn)的控制理論和算法，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況對其進(jìn)行控制才能保證控制的品質(zhì)和精度。PID算法本身的局限性有很多，不能適用于復(fù)烤機(jī)控制系統(tǒng)，原因如下:具有反向特性的非最小相位系統(tǒng)具有嚴(yán)重頻繁干擾的過程系統(tǒng)多變量強(qiáng)

6、耦合系統(tǒng)帶有約束的控制系統(tǒng)大滯后系統(tǒng)這也是目前無法實(shí)施煙葉出口水分閉環(huán)控制的原因。3(難點(diǎn)及實(shí)施先進(jìn)控制的基礎(chǔ)由于煙葉復(fù)烤過程的復(fù)雜性，建立嚴(yán)格的機(jī)理模型難度非常大，而一般對于先進(jìn)控制來說，不知道被控對象的模型是無法實(shí)施先進(jìn)控制策略的。因此，模型的建立是實(shí)施先進(jìn)控制算法的關(guān)鍵所在。模型的精確與否直接影響控制的品質(zhì)。過程特性多變性要求所設(shè)計(jì)的控制算法具有較強(qiáng)的自適應(yīng)功能，在過程特性發(fā)生變化時(shí)及時(shí)的更改控制策略或控制參數(shù)。水分測量的不準(zhǔn)確給控制帶來了極大的困難，在控制方案上必須采用手段對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。4(系統(tǒng)方案煙葉復(fù)烤出口水分控制系統(tǒng)最終的改造目的

7、是實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的全自動控制，正常工況下，操作人員根據(jù)加工煙葉的品種和等級選擇一組參數(shù)后，由控制系統(tǒng)實(shí)施復(fù)烤機(jī)出口水分的自動控制，考慮到整個(gè)項(xiàng)目的復(fù)雜性，首先我們針對目前復(fù)烤機(jī)出口水分控制的難點(diǎn)--回潮段煙葉出口水分的閉環(huán)控制，在成功實(shí)施回潮段煙葉出口水分控制的基礎(chǔ)上，再逐步實(shí)施整個(gè)復(fù)烤機(jī)出口水分的全自動控制。4(1總體方案目前煙葉復(fù)烤機(jī)控制系統(tǒng)主要采用PLC模塊、單回路調(diào)節(jié)儀表、現(xiàn)場操作站等，主要的控制回路通過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)、單回路調(diào)節(jié)儀表和變頻器完成，中央控制室實(shí)施數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，新的出口水分閉環(huán)控制系統(tǒng)將不改動和影響

8、原系統(tǒng)，具體方案如下:1)增加一臺高可靠性工業(yè)計(jì)算機(jī)，安裝在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的配置，以便和原有控制