增加制絲葉片處理線筒溫自動(dòng)控制功能

摘 要:本論文首先對(duì)本廠3000葉片線人工控制筒溫帶來產(chǎn)品質(zhì)量影響進(jìn)行了分析。針對(duì)問題提出了相關(guān)解決辦法并設(shè)計(jì)了方案，該方案分為硬件部份和軟件部份。然后對(duì)硬件和軟件部份形成相關(guān)實(shí)施方案，并對(duì)所需技術(shù)進(jìn)行分析和可行性討論。最后對(duì)整個(gè)實(shí)施過程進(jìn)行闡述，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:葉片 潤(rùn)葉 筒溫 PID RSLOGIX5000 RSView 自動(dòng)控制

中圖分類號(hào):TS43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(b)-0068-01

葉片處理線潤(rùn)葉工序作用是使煙葉柔軟，提高抗碎性，從而減少造碎;松散、伸展、膨脹煙葉，便于后續(xù)加工，同時(shí)減輕在制品雜氣，改善內(nèi)在質(zhì)量。所以一個(gè)穩(wěn)定可靠的潤(rùn)葉筒溫控制系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)品后續(xù)加工及內(nèi)在質(zhì)量起著重要作用。我廠3000葉片線筒溫控制為人工控制，存在著控制精度差，溫度波動(dòng)大等缺點(diǎn)，影響了潤(rùn)葉效果及出口水分穩(wěn)定。為調(diào)高產(chǎn)品質(zhì)量，增加工藝質(zhì)量穩(wěn)定性，需對(duì)3000葉片線二級(jí)潤(rùn)葉增加筒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 自動(dòng)控制可行分析

PID調(diào)節(jié)器，又稱PID控制器。它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。

PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器是將設(shè)定值w與實(shí)際輸出值y進(jìn)行比較構(gòu)成控制偏差，并將其比例、積分、微分通過線性組合構(gòu)成控制量，所以簡(jiǎn)稱為P(比例)I(積分)D(微分)調(diào)節(jié)器。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)對(duì)象的特性和控制要求，也可靈活的改變其結(jié)構(gòu)，取其中一部分環(huán)節(jié)構(gòu)成控制規(guī)律。

潤(rùn)葉溫度系統(tǒng)較為復(fù)雜，來料葉片溫度、內(nèi)部環(huán)境的初始溫度及內(nèi)部氣流風(fēng)速、飽和蒸汽焓值及含水率、排潮負(fù)壓值、內(nèi)部加濕霧化水、加料霧化香料、筒體及管道密封及保溫狀況、溫度傳感器的靈敏程度以及環(huán)境溫濕度都對(duì)自動(dòng)控制帶來較大的難度，而PID控制類似黑箱的原理較好地解決這一問題。溫度控制系統(tǒng)采用PID閉環(huán)反饋控制，使溫度保持在一個(gè)工藝要求的設(shè)定值，通過蒸汽閥門開度調(diào)整來調(diào)節(jié)蒸汽量，從而控制筒溫。

2 方案設(shè)計(jì)

我廠現(xiàn)場(chǎng)采用DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP三層網(wǎng)架構(gòu)，其中設(shè)備層為DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線?，F(xiàn)場(chǎng)分布式I/O子站為TURCK公司的BL20子站，分布式子站通過DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線與ControlLogix控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

現(xiàn)場(chǎng)筒溫蒸汽控制薄膜閥為帶比例調(diào)節(jié)定位器，而且輸出信號(hào)線已接入子站箱模擬量輸出模塊。故只需新增溫度信號(hào)采集、并傳入ControlLogix控制器，通過PID計(jì)算后返回給蒸汽薄膜閥定位器一開度模擬量信號(hào)，從而達(dá)到筒溫自動(dòng)控制功能。

為實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)采集，我們準(zhǔn)備在潤(rùn)葉排潮風(fēng)機(jī)排潮管上增加一支溫度傳感器，量程為-50～250℃，信號(hào)為4～20mA電流信號(hào)。2#子站上模擬量輸入信號(hào)兩通道模塊上，尚有一剩余通道，無(wú)需新增模塊。信號(hào)線采用KVVRP 3×1.0的屏蔽信號(hào)線。

溫度傳感器采集來的的模擬量信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模板的模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)為數(shù)字量信號(hào)，該信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)總線DeviceNet傳遞給ControlLogix控制器。

數(shù)字量信號(hào)經(jīng)標(biāo)尺轉(zhuǎn)換后得出的實(shí)際溫度傳遞給PID運(yùn)算模塊，通過與設(shè)定溫度值比較運(yùn)算，得出蒸汽閥門開度值。

3 硬件部分安裝

溫度傳感器安裝于排潮風(fēng)機(jī)風(fēng)管上，在風(fēng)管上開孔后，密封聯(lián)結(jié)溫度傳感器。

4 程序編制及調(diào)試

我廠主控PLC采用AB公司的Control Logix控制器，其編程軟件為RSLOGIX5000，RSLOGIX5000具有梯形圖編程軟件包，有靈活易用的編輯功能、通用的操作畫面、診斷和糾錯(cuò)工具。

Logix5555型處理器具有專門的PID指令，用以監(jiān)視和控制如壓力、溫度、液位和流量等過程回路。PID指令是一輸出指令，當(dāng)梯級(jí)輸入條件為真時(shí)，PID指令進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，PID指令通常接收來自模擬量輸入模塊的過程變量(PV)，并且通過模擬量輸出模塊調(diào)節(jié)控制變量輸出(CV)，以保持過程變量在希望的設(shè)定點(diǎn)(SP);當(dāng)梯級(jí)條件為假時(shí)，PID指令停止執(zhí)行。

4.1 PID指令參數(shù)輸入配置及調(diào)用

使用RSLogix5000的梯形圖編程，首先是配置ST6潤(rùn)葉機(jī)溫度 PID控制器指令的各個(gè)參數(shù)。ST6_TIC.PID為潤(rùn)葉機(jī)溫度PID控制器。其中“14”語(yǔ)句ST6_TIC.PV 為PID控制器的過程變量，其數(shù)據(jù)類型為REAL(四個(gè)字節(jié)浮點(diǎn)數(shù));ST6_TIC.CV為它的控制變量(即蒸汽閥的百分比開啟度)，數(shù)據(jù)類型為REAL(四個(gè)字節(jié)浮點(diǎn)數(shù));Setpoint:為控制器的設(shè)定值，數(shù)據(jù)類型為REAL(四個(gè)字節(jié)浮點(diǎn)數(shù));OutPut%:為控制變量的輸出，即控制器輸出的加水閥的開啟度百分比。當(dāng)潤(rùn)葉機(jī)入口的加水閥工作時(shí)，該控制器的執(zhí)行條件將被滿足，PID控制器將自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度值。

4.2 模擬量信號(hào)采集轉(zhuǎn)換

潤(rùn)葉機(jī)溫度值由溫度傳感器采集，其模擬量為4～20mA電流信號(hào)，接入其相應(yīng)子站的模擬量輸入模塊(AI)，并通過AI 進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后通過DeviceNet(設(shè)備網(wǎng))進(jìn)入到PLC控制器，PLC則通過調(diào)用相關(guān)指令實(shí)現(xiàn)其濾波和工程整定。

4.3 控制蒸汽閥門開啟

將PID控制變量ST6_TIC.CV傳給標(biāo)簽ST6_VALVE_CV來控制蒸汽閥門開啟，從而到達(dá)溫度自動(dòng)控制目的。

5 上位機(jī)監(jiān)控完善

我廠上位機(jī)監(jiān)控軟件采用的是美國(guó)AB公司的上位機(jī)監(jiān)控軟件RSView32，該軟件是基于微軟Windows系列產(chǎn)品，應(yīng)用于創(chuàng)建和運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控的應(yīng)用程序。

首先在主畫面上添加溫度顯示，首先在標(biāo)記數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)創(chuàng)建ST6設(shè)定溫度和實(shí)際溫度的標(biāo)簽。實(shí)際值標(biāo)簽為ST6_TEMP，設(shè)定值標(biāo)簽為ST6_TIC_SP.以上兩標(biāo)簽類型均為模擬量，范圍為0～100。然后在主畫面上添加ST6筒體溫度顯示，數(shù)字量顯示標(biāo)簽的設(shè)定值和實(shí)際值分別對(duì)應(yīng)為上述兩個(gè)標(biāo)簽。創(chuàng)建相關(guān)趨勢(shì)圖，在數(shù)據(jù)記錄和控制器圖形添加相應(yīng)標(biāo)簽和筆跡配置。

6 結(jié)語(yǔ)

通過此次改造，使3000葉片線筒溫控制符合工藝需求，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。通過此次改造，使我們對(duì)模擬量信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、處理有了深刻的認(rèn)識(shí)。對(duì)閉環(huán)反饋系統(tǒng)的PID指令的賦值及運(yùn)算過程加深了解。

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