張廣標(biāo)

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277500）

淺談松散回潮出口水分控制

張廣標(biāo)

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠，山東 滕州 277500）

松散回潮作為制絲過程主要加工工序，其出口水分是影響后續(xù)工序產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。簡要分析了幾種傳統(tǒng)控制技術(shù)，并介紹了滕州卷煙廠在該環(huán)節(jié)相對新穎的控制手段及取得的成效。

松散回潮；自動控制；出口水分

松散回潮作為煙廠制絲線影響煙葉感官特性的首道加工工序，其加工精度對后續(xù)各工序工藝指標(biāo)有著直接的影響。松散回潮的工藝任務(wù)是將切片后的煙塊進行進一步的松散，通過加溫、加水，使煙葉松軟，提高片煙的韌性和耐加工性，為后續(xù)加工奠定基礎(chǔ)。

松散回潮出口水分是該工序重要工藝指標(biāo)，但由于不同等級片煙吸水能力不同、來料流量有波動、測量滯后性、環(huán)境溫濕度等因素的影響，出口水分過程能力（CPK值）相對其他工藝指標(biāo)偏低，嚴(yán)重影響了工序加工質(zhì)量。因此提高松散回潮出口水分穩(wěn)定性，實現(xiàn)精益生產(chǎn)、準(zhǔn)確控制備受廠家關(guān)注。

一、傳統(tǒng)控制方法

目前，在行業(yè)內(nèi)針對松散回潮出口水分有兩種傳統(tǒng)控制方式：開環(huán)控制和閉環(huán)控制。

1.開環(huán)控制

開環(huán)控制，即出口水分檢測結(jié)果不反饋回來影響當(dāng)前控制過程。在實際操作中，通常預(yù)設(shè)一定量的入口水分，由操作工根據(jù)生產(chǎn)牌號的加水比例要求和物料總量計算出相應(yīng)加水總量，并根據(jù)物料設(shè)定流量，從而得出一個恒定的加水量。

由于開環(huán)控制主要依靠操作工自身經(jīng)驗進行加水量調(diào)節(jié)，盡管很好地控制了加水總量，但很難保證加水過程的均勻性，出口水分波動較大。

2.閉環(huán)控制

閉環(huán)控制，即將出口水分檢測結(jié)果反饋回來與設(shè)定值比較，并根據(jù)其誤差調(diào)整加水量的控制方式。傳統(tǒng)的閉環(huán)控制有多種，行業(yè)中較為常見的兩種控制方式為簡單PID閉環(huán)控制和串級控制。

（1）簡單PID閉環(huán)控制

簡單PID閉環(huán)控制，同樣是預(yù)設(shè)一定量的入口水分，但與開環(huán)控制不同的是，其根據(jù)出口水分檢測結(jié)果和設(shè)定值之間的偏差調(diào)節(jié)氣動薄膜閥開度，從而調(diào)節(jié)加水量的多少。

簡單PID閉環(huán)控制方式雖然能夠根據(jù)出口水分的實時變化自動調(diào)節(jié)加水量，參與出口水分的控制，但是由于加水噴頭位置與出口水分檢測位置存在一定距離，控制響應(yīng)時間滯后，控制效果不甚理想。

（2）串級控制

部分廠家根據(jù)生產(chǎn)狀況，結(jié)合簡單PID閉環(huán)控制的優(yōu)缺點，采取串級控制出口水分，即在原有前室加水的基礎(chǔ)上，滾筒后室增加一個噴頭，實施后室補償加水。此時，松散回潮加水系統(tǒng)的泵變頻器和氣動薄膜閥分別作為主、副兩個被控對象串聯(lián)使用。

在該加水系統(tǒng)中主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定，副控制器的輸出控制氣動薄膜閥的開度，使出口水分能夠保證在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)，如圖1所示。

圖1 出口水分串級控制方塊圖

采用串級控制出口水分，其過程能力（CPK）通常能夠大于0.8，但往往達不到1，此種方式相對簡單PID控制效果有一定的改善。但是由于受到物料進入滾筒后松散的位置和程度難以控制，來料流量波動相對較大，同牌號不同等級煙葉吸水程度不同等因素的干擾，采用串級控制方式控制出口水分很難達到系統(tǒng)平衡。鑒于干擾量較多，目前許多廠家根據(jù)自身生產(chǎn)狀況對出口水分控制方式進行了優(yōu)化改進。

二、預(yù)測控制

1.加水模式

開環(huán)控制能夠保證加水總量，不存在滯后性；閉環(huán)控制能夠跟蹤出口水分，并進行實時調(diào)節(jié)，將兩種控制方式融合，并淡化出口水分的實時變化影響，就形成新的控制方式：在入口水分變化時，適時對前室加水量進行微調(diào)，這樣就能減少后室加水的滯后調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)外部條件的變化。也就是說，當(dāng)來料含水量變化時，PLC程序會根據(jù)來料水分預(yù)測性微調(diào)加水量，當(dāng)預(yù)測控制效果較差時，人工可以選擇性的根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗干預(yù)前室加水量，從而形成預(yù)測控制。

2.算法改進

在預(yù)測控制中需要針對牌號等級變化、工藝環(huán)境變化以及其他方面的影響因素設(shè)定修正系數(shù)。

以我車間現(xiàn)運行松散回潮工序為例，加水系數(shù)和入口水分之間的關(guān)系為（切片后煙塊含水率通常為12%～14%，）：

當(dāng)入口水分低于12%，持續(xù)時間大于10s時，當(dāng)入口水分高于12%，持續(xù)時間大于10s時，

式（1）、（2）中：

V——加水系數(shù)理論值；

Vpv——加水系數(shù)實際值；

Wl——入口水分下限值，通常依據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)

定為12%；

Wh——入口水分上限值，通常依據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)

定為14%；

K——加水系數(shù)修正值，在生產(chǎn)中K值可以進行手動修改。

將公式（1）、（2）寫入PLC程序中，由PLC根據(jù)入口水分波動和加水系數(shù)理論值計算出前室加水量流量，形成前室加水跟隨入口水分變化自動預(yù)測調(diào)節(jié)；后室二級加水補償調(diào)節(jié)。由于前室已經(jīng)預(yù)測、跟蹤入口變化，后室加水流量相對穩(wěn)定，系統(tǒng)滯后性相對較小。同時，為減少波動，設(shè)置人工調(diào)節(jié)優(yōu)先（每次調(diào)節(jié)持續(xù)60s后轉(zhuǎn)為自動控制），最大程度上減少人工操作失誤導(dǎo)致的波動和誤差。其中加水系數(shù)修正值K需要反復(fù)摸索，多次修改，才能得到最佳值。

三、結(jié)語

采用預(yù)測控制后，松散回潮出口水分過程能力一般能夠大于1.0，控制效果有很大改善。

松散回潮作為制絲過程主要加工工序，其出口水分是影響后續(xù)工序產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。我廠現(xiàn)采用的控制方式取得一定成效。

[1]劉明輝.PLC在回潮機自動控制系統(tǒng)中的運用[J].廣西輕工業(yè)，2010.

[2]楊鐵光.煙草松散回潮水分控制式的改進[J].科技之窗，2014.

圖4

圖5

3.節(jié)能節(jié)電。通過對國內(nèi)外大量客戶的應(yīng)用檢測，節(jié)電率介于3%～15%之間。

4.進口三類基礎(chǔ)油。終身保有的高黏度指數(shù)和與添加劑良好的互溶性。

5.獨有的摩擦調(diào)整添加劑。在同等條件下的磨損更低，更好的保護設(shè)備。

五、發(fā)展方向

隨著液壓設(shè)備精密程度的提升以及對節(jié)能環(huán)保降本安全的不斷追求，未來液壓油必然向著先進的不含鋅類配方的方向前進，不含鋅的長壽命節(jié)能液壓油將為越來越多的企業(yè)帶來更大的、持續(xù)增加的經(jīng)濟效益。

(收稿日期：2015-09-15)

（上接P77頁）

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2015-09-15）