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用十分廣泛,充分滿足了現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的實際要求。文章主要對組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用進行了分析和研究。
關鍵詞: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遠無法滿足實際的工作需求,且控制精度較低?;谏鲜銮闆r,可將組合積分系統(tǒng)應用其中,以此達到優(yōu)化煙草行業(yè)工業(yè)設計的目的。
1煙草行業(yè)中的組合積分系統(tǒng)概述
組合積分的對象屬于一類開環(huán)穩(wěn)定對象,它的傳遞對象是由很多個積分時滯對象共同構(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。煙絲在熱風和旋轉(zhuǎn)滾筒的作用下,便會不斷向前移動,并脫掉多余水分。在上述環(huán)節(jié)中,若在中壓蒸汽3的閥位設計一個階躍,則出口含水率通常會保持在1min不變的狀態(tài)下,之后再呈直線型下降,最終達到穩(wěn)定狀態(tài),在此過程中,下降時間基本取決于熱風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)的加熱方式也會相應的存在一定差別。在卷煙廠中,煙絲出口含水率的過程可進行傳遞函數(shù)的簡化,如A為膨脹煙絲的入口,而旋轉(zhuǎn)滾筒則設為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。
在打葉復烤廠中,回潮環(huán)節(jié)的含水率過程一般可分為多個部分,總流量是由總閥進行控制和調(diào)節(jié),各個分部分的水流量是由手動進行控制。煙葉在傳送帶的作用下,會按照一定順序依次進入回潮各工段,通過對各部分水流量進行手動控制和調(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
對于組合積分系統(tǒng)而言,無論PID控制器的整定效果如何,系統(tǒng)在運行過程中,其階躍響應難免會出現(xiàn)響應過于緩慢、超調(diào)、難以達到設定點等問題,且魯棒穩(wěn)定性和響應速度之間常無法達到一種平衡狀態(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。為了能夠為后續(xù)的比較工作提供方便,還可給出其他組的PID參數(shù)。實踐發(fā)現(xiàn),無論該參數(shù)如何設定,穩(wěn)定性和響應速度之間均無法達到平衡狀態(tài)。為了有效緩解上述問題,需重點考慮組合積分對象自身的特殊性,在此情況下,基于模型的控制算法應運而生。
3組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用
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)實情況下,均需同時掌握過程動態(tài)特性,并要將動態(tài)模型和靜態(tài)模型進行有效結(jié)合,模型構(gòu)建的具體方式分析如下:
3.1.1測試法。該方式最常應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)學運算,最終獲得模型,其在應用的過程中,常將研究過程視為“黑匣子”,并借助其外部特征,對基本的動態(tài)性質(zhì)進行描述,因而也可被稱為“黑箱模型”。若工藝過程較為復雜,則通常會選擇該方式進行模型的構(gòu)建。
3.1.2機理法。借助該方式進行建模,主要是充分借助了內(nèi)在機理,并寫出各種各樣的平衡方程,具體如化學反應運動方程、物質(zhì)平衡方程、反映流體流動方程、相平衡方程、動量平衡方程、能量平衡方程、物質(zhì)平衡方程等等,同時也包括設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)學模型。
3.1.3躍階響應法建模。該建模方式在現(xiàn)實生活中最為常見,其可獲取系統(tǒng)的階躍響應?;緫貌襟E分析如下:首先,通過手動操作的方式,將過程工作處于測試所需狀態(tài)下,在平穩(wěn)運行一段時間之后,對過程輸入量進行調(diào)整和改變,并使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和記錄儀對輸出和輸入的變化曲線進行同步記錄,在經(jīng)過一段時間之后,過程便會進入一個全新的穩(wěn)態(tài),待整個實驗結(jié)束之后,便可通過相應曲線獲取過程階段響應。
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數(shù)據(jù),可確定時間和脫水量數(shù)據(jù)之間的關系,如當時間在100s時,系統(tǒng)便會出現(xiàn)一次性階躍響應,而此時的輸出量出口水分也會發(fā)生相應的變化。
3.3應用效果
該控制方式目前在卷煙廠中應用十分廣泛,且效果顯著,可平穩(wěn)運行高達28個月。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,若進料含水率出現(xiàn)較大變化波動時,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,且由于原有的控制器應用效果不明顯,對于出口含水率設定值的響應也相對緩慢,故在今后的方案設計中,不管是任何工作條件下,出口含水率均應控制在0.3%以內(nèi),以此確保應用效果和質(zhì)量的穩(wěn)步提升。
結(jié)束語:
綜上所述,隨著科學技術的不斷進步,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,工業(yè)生產(chǎn)控制問題也變化愈發(fā)復雜,甚至直接對控制效果產(chǎn)生影響?;诖?,文章提出了組合積分系統(tǒng),實踐證明,其在煙草工藝過程中的應用效果十分顯著,并可最大限度的發(fā)揮控制作用,故可在今后進行大范圍推廣。
參考文獻:
[1]常明升.基于PLC控制的混絲摻配系統(tǒng)的應用[J].成組技術與生產(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[J].自動化應用,2012,3:48-49.
[3]任正云,鄭達,羅平.組合積分系統(tǒng)在煙草工藝過程中的應用[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用[J].科學與財富,2015,12:33-34endprint