姜海俠

摘要：組合積分系統(tǒng)屬于全新的過程系統(tǒng)，近年來在煙草工藝過程中應(yīng)用十分廣泛，充分滿足了現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求。文章主要對(duì)組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：組合積分系統(tǒng)；煙草工藝；卷煙廠；現(xiàn)代化工業(yè)；煙絲烘干

前言：

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展，目前的控制方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足實(shí)際的工作需求，且控制精度較低?；谏鲜銮闆r，可將組合積分系統(tǒng)應(yīng)用其中，以此達(dá)到優(yōu)化煙草行業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)的目的。

1煙草行業(yè)中的組合積分系統(tǒng)概述

組合積分的對(duì)象屬于一類開環(huán)穩(wěn)定對(duì)象，它的傳遞對(duì)象是由很多個(gè)積分時(shí)滯對(duì)象共同構(gòu)成。在具體烘絲的過程中，含水率具有傳遞函數(shù)關(guān)系，具體分析如下：煙絲由傳送帶1傳輸至滾筒2，滾筒2中帶有夾套，并通入中壓蒸汽3中的空氣和煙絲。煙絲在熱風(fēng)和旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下，便會(huì)不斷向前移動(dòng)，并脫掉多余水分。在上述環(huán)節(jié)中，若在中壓蒸汽3的閥位設(shè)計(jì)一個(gè)階躍，則出口含水率通常會(huì)保持在1min不變的狀態(tài)下，之后再呈直線型下降，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在此過程中，下降時(shí)間基本取決于熱風(fēng)的速度和滾筒的旋轉(zhuǎn)速度。

鑒于加熱的方式存在差異，故系統(tǒng)的加熱方式也會(huì)相應(yīng)的存在一定差別。在卷煙廠中，煙絲出口含水率的過程可進(jìn)行傳遞函數(shù)的簡(jiǎn)化，如A為膨脹煙絲的入口，而旋轉(zhuǎn)滾筒則設(shè)為B，在此存在很多的高壓水噴頭，水通過噴霧狀的方式噴出，并被煙絲均勻吸收。

在打葉復(fù)烤廠中，回潮環(huán)節(jié)的含水率過程一般可分為多個(gè)部分，總流量是由總閥進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，各個(gè)分部分的水流量是由手動(dòng)進(jìn)行控制。煙葉在傳送帶的作用下，會(huì)按照一定順序依次進(jìn)入回潮各工段，通過對(duì)各部分水流量進(jìn)行手動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，可滿足具體的工藝需求。

2組合積分系統(tǒng)的控制算法

對(duì)于組合積分系統(tǒng)而言，無論P(yáng)ID控制器的整定效果如何，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，其階躍響應(yīng)難免會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)過于緩慢、超調(diào)、難以達(dá)到設(shè)定點(diǎn)等問題，且魯棒穩(wěn)定性和響應(yīng)速度之間常無法達(dá)到一種平衡狀態(tài)。

假定PID控制器與無純滯后組合積分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分別為Gc=1/Kp[1+1Tis]和1/s（1-e-10s）。借助Ziegler-Nichols（Z-N）整定辦法，則可得出PID控制器的整定參數(shù)，Ti=20，KP=10。為了能夠?yàn)楹罄m(xù)的比較工作提供方便，還可給出其他組的PID參數(shù)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，無論該參數(shù)如何設(shè)定，穩(wěn)定性和響應(yīng)速度之間均無法達(dá)到平衡狀態(tài)。為了有效緩解上述問題，需重點(diǎn)考慮組合積分對(duì)象自身的特殊性，在此情況下，基于模型的控制算法應(yīng)運(yùn)而生。

3組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應(yīng)用

3.1工藝過程模型構(gòu)建

從控制角度來分析，過程靜態(tài)數(shù)學(xué)模型的控制算法和系統(tǒng)方案是很重要的環(huán)節(jié)，但在很多現(xiàn)實(shí)情況下，均需同時(shí)掌握過程動(dòng)態(tài)特性，并要將動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)模型進(jìn)行有效結(jié)合，模型構(gòu)建的具體方式分析如下：

3.1.1測(cè)試法。該方式最常應(yīng)用于輸入輸出模型構(gòu)建，其可結(jié)合具體輸出和輸入的數(shù)據(jù)，借助特定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，最終獲得模型，其在應(yīng)用的過程中，常將研究過程視為“黑匣子”，并借助其外部特征，對(duì)基本的動(dòng)態(tài)性質(zhì)進(jìn)行描述，因而也可被稱為“黑箱模型”。若工藝過程較為復(fù)雜，則通常會(huì)選擇該方式進(jìn)行模型的構(gòu)建。

3.1.2機(jī)理法。借助該方式進(jìn)行建模，主要是充分借助了內(nèi)在機(jī)理，并寫出各種各樣的平衡方程，具體如化學(xué)反應(yīng)運(yùn)動(dòng)方程、物質(zhì)平衡方程、反映流體流動(dòng)方程、相平衡方程、動(dòng)量平衡方程、能量平衡方程、物質(zhì)平衡方程等等，同時(shí)也包括設(shè)備特性方程和物性參數(shù)方程等等，而從上述方程中，便可獲得研究所需的數(shù)學(xué)模型。

3.1.3躍階響應(yīng)法建模。該建模方式在現(xiàn)實(shí)生活中最為常見，其可獲取系統(tǒng)的階躍響應(yīng)?；緫?yīng)用步驟分析如下：首先，通過手動(dòng)操作的方式，將過程工作處于測(cè)試所需狀態(tài)下，在平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間之后，對(duì)過程輸入量進(jìn)行調(diào)整和改變，并使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和記錄儀對(duì)輸出和輸入的變化曲線進(jìn)行同步記錄，在經(jīng)過一段時(shí)間之后，過程便會(huì)進(jìn)入一個(gè)全新的穩(wěn)態(tài)，待整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，便可通過相應(yīng)曲線獲取過程階段響應(yīng)。

3.2煙絲烘干過程的出口水分控制過程

在煙絲烘干的過程中，出口水分是輸出量，而脫水量是輸入量，結(jié)合烘干過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，可確定時(shí)間和脫水量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，如當(dāng)時(shí)間在100s時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)出現(xiàn)一次性階躍響應(yīng)，而此時(shí)的輸出量出口水分也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

3.3應(yīng)用效果

該控制方式目前在卷煙廠中應(yīng)用十分廣泛，且效果顯著，可平穩(wěn)運(yùn)行高達(dá)28個(gè)月。在正常的條件之下，原有控制方案的出口含水率控制精度通常在0.5%左右，而在非正常條件之下，若進(jìn)料含水率出現(xiàn)較大變化波動(dòng)時(shí)，則出口含水率的控制精度一般可保持在1.0%左右。在此情況下，為了避免出現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，且由于原有的控制器應(yīng)用效果不明顯，對(duì)于出口含水率設(shè)定值的響應(yīng)也相對(duì)緩慢，故在今后的方案設(shè)計(jì)中，不管是任何工作條件下，出口含水率均應(yīng)控制在0.3%以內(nèi)，以此確保應(yīng)用效果和質(zhì)量的穩(wěn)步提升。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也為現(xiàn)代化工業(yè)提供了良好的發(fā)展空間，但與此同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)控制問題也變化愈發(fā)復(fù)雜，甚至直接對(duì)控制效果產(chǎn)生影響?；诖?，文章提出了組合積分系統(tǒng)，實(shí)踐證明，其在煙草工藝過程中的應(yīng)用效果十分顯著，并可最大限度的發(fā)揮控制作用，故可在今后進(jìn)行大范圍推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]常明升.基于PLC控制的混絲摻配系統(tǒng)的應(yīng)用[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，2010，27（4）：18-20.

[2]吳景華，宋成照，徐飛.PLC控制煙草切絲工藝的改進(jìn)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2012，3：48-49.

[3]任正云，鄭達(dá)，羅平.組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應(yīng)用[J].煙草科技，2008，42（11）：23-35

[4]閆丹.組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應(yīng)用[J].科學(xué)與財(cái)富，2015，12：33-34endprint