摘要：在烟草行业制丝车间，由于工艺需求，对烟叶、烟丝、梗丝等物料的水分要求极高。而制丝车间并非恒温恒湿环境，所以水分对周围温湿度的变化比较敏感。目前同牌号采用的加水量初始设定值为固定值，后续根据生产情况再进行人工干预的控制方式就不再适合。而且在手动调整加水量的系数时，不同操作人员对趋势和调整的尺度又有差别，导致整个系统的鲁棒性较低，适应性不强，严重影响了生产质量。因此针对物料的出口水分进行了智能化控制升级改造。通过温湿度检测仪为控制系统提供前端数据采集支持，并通过控制系统上位机自动采集记录相关参数，形成完善的控制系数数据库，导入PLC控制系统。PLC控制系统就可以根据温湿度的变化，运用查表法自动设置相应的初始值，后面数据库越完善，系统的控制精度就越高。

关键词：制丝;出口水分;PLC控制;温湿度

1 引言

制丝生产线上许多工序点都需要严格把控物料的出口水分。相关人员针对不同批次、不同牌号、不同模块、不同阶段分别用经验控制系数作为加水量的初始设定值。在生产过程中根据波动趋势进行系数调整，以此来稳定水分合格率。因为生产环境不是恒温恒湿的控制环境，所以水分对时间、天气、季节的变化比较敏感，水分波动大，进而导致出口水分合格率低，严重影响了产品质量。

目前加水量的控制系数数据基数小、类型单一，没有一个完整的数据库进行支撑，无法满足各种因素改变所导致的出口水分变化。并且在生产过程中，当出口水分不达标需要手动调整系数时，不同操作人员对趋势和调整的尺度有差别，没有一个统一的标准，导致整个控制系统的鲁棒性低，适应性差。进而影响后续工序点的正常生产，严重影响了生产的连续性、生产效率和工艺质量。

2 控制系数数据库的建立与控制系统的结构和工作原理

2.1控制系数数据库的建立

在生产车间相应工序点物料入口处安装温湿度检测仪，将温湿度等参数反馈到PLC控制系统参与控制。设置上位机详细地实时记录不同批次，不同牌号下不同模块或不同阶段的温湿度，当前加水量系数，调整后的加水量系数，出口水分的合格率以及操作人员信息。记录数据可以导出做进一步的数据分析。在不同天气、不同季节下，经周期性的汇总，运用统计实验的方法，准确找到影响的变量，真实记录过程数据，将所得数据导入到PLC控制系统中，建立一个完善的控制系数数据库。

2.2控制系统的工作原理

在生产车间相应工序点物料入口处安装温湿度检测仪，PLC控制系统与设备控水系统、温湿度检测仪和出口物料水分检测仪相连。温湿度检测仪将检测到的入口温、湿度等参数读取至PLC控制系统中，PLC控制系统根据参数以及当前的批次，牌号，模块，运用查表法在数据库中找到与之对应的加水量控制系数，自动设置相应的加水量初始值，控水设备在此初始值下，通过水、汽喷嘴将混合后的水、汽雾化水均匀地对物料进行加水，使得物料获得所需的温、湿度。[1]当物料出口水分与设定水分差值较大时，由出口水分检测仪反馈至PLC控制系统，通过PID闭环负反馈调节器自动调整加水量。仍无法达到要求时，进行人工操作控水设备进行加水，上位机会自动抓取每次操作记录，以便归纳录入完善数据库。

2.3控制系统的结构

物料出口水分的控制系统主要由温湿度检测仪、水分检测仪、PLC控制器和由电磁流量计、气动薄膜调节阀、PID调节器等组成的控水设备等构成[2]。

综上原理所述，生产开始时，电子秤或红外感应器检测到有物料通过，温湿度水分检测仪自动开启。PLC控制系统运用查表法，将所收集的来料时间，来料批次、牌号、模块、阶段和来料的温、湿度等信号与数据库中的数据进行比对，找出与之对应的加水量系数初始值，激活控水设备对来料进行加水。物料到达出口时，激活出口水分检测仪，与PLC控制系统形成控制回路，计算出所测水分与设定水分的差值。由PID调节器校正加水量，参与调节出口水分;当差值调整后仍然在1个水分点以外，且结合后续工序实际情况需要调整时，由工作人员手动微量调整，协助完成水分的调节[3]。总体上，整个物料出口水分的控制系统是以加水量系数初始值控制为主，物料出口水分控制回路与人工调节为辅的一个多元控制过程。

3 装置的安装

3.1温湿度检测仪的安装

考虑到制丝车间的生产要求和生产环境，采用无接触式数字温湿度检测仪。温湿度检测仪是采用瑞士盛世瑞恩数字温湿度传感器SHT11原件组合的一种检测设备。此设备全量程模拟量输出线性好，全量程精度高、稳定性强、一致性好、使用寿命长、远距离传输不失真、响应速度快湿度测试具备温度补偿，温湿度信号同步采样等。该设备的头部采用粉末冶金制成，粉末冶金是由铜末或不锈钢末压铸而成的，它的通气性很好而外观又看不见孔，可以很好的防止灰尘进入。此产品一般适合于风道或通风性较好灰尘较大和复杂环境中使用，特别适合制丝生产环境使用。后期根据工艺需求也可作适当调整或更换，以满足不同工序点的使用。

3.2其余设备的安装

出口水分检测仪、控水设备和PLC控制器等设备是原有的。现将PLC控制器与温湿度检测仪、出口水分检测仪和控水设备用电缆连接即可。

3.3安装细节

安装细节一：PLC控制器与温湿度检测仪、控水设备、出口水分检测仪之间所使用的电源和信号电缆必须使用屏蔽电缆，并且与动力电缆分开布置，防止相互干扰。

安装细节二：温湿度检测仪、出口水分检测仪、电磁流量计的安装支架必须牢固可靠，防止因震动而损坏。相应的显示屏幕应置于操作人员方便记录数据和调控，且不妨碍其他工作的正常进行的地方。

安装细节三：气动薄膜调节阀应高度适宜，松紧度、灵敏度、调节行程均符合常规操作，以便统一操作人员对加水量趋势的掌控和规范调节尺度。

安装细节四：根据现场环境和生产需要，必要时可在出口水分检测仪处安装微型光源报警器，以便操作人员及时发现水分异常并进行相应处理。

4 控制实现

用博图软件自主编写所需控制程序，利用结构化编程方式，做成一个独立的功能块，方便主程序调用，迁移性好，方便推广使用。硬件利用原有PLC输入输出模块和控制网络。新增了温湿度感应器，其他控制器件利用原有PLC输入输出模块和控制网络，与主控制程序紧密结合，改进的成本低，运用效果好，推广方便[4]。

5 结语

该出口水分自动控制系统因数据库的完善，加水量控制系数的数据基数大、类型繁多。能够在不同时间、不同天气的生产环境下根据来料信息和来料温湿度自动设置物料的初始加水量，又能根据出口水分的变化调节加水系数，使之在所设定范围内。系统紧凑，形成闭环控制，鲁棒性强，适应性高，减少了人为因素的影响，极大提高了出口水分的合格率，实现了生产的连续化，有效的保障了工艺质量。

参考文献

许秋轩，高复高，董伟.基于前馈补偿的HXD出口水分控制系统设计[J].工业控制计算机，2021，34（05）：35-36.

《国外电子测量技术》[J].国外电子测量技术，2019，38（02）：150.

唐文尧，姚睿，冯焕芬，夏同行，郑超.西门子PLC在烟草制丝机电集控上的应用[J].中国管理信息化，2021，24（12）：133-134.

丘柳明.梗丝超级回潮机含水率控制系统的改进[J].烟草科技，2016，49（12）：86-90.

作者简介：

刘忠发（1996.07-），男，汉族，云南腾冲，本科，助理工程师，就职于红塔集团玉溪卷烟厂，研究方向为烟草制丝。