造紙法再造煙葉熱風(fēng)干燥箱溫度控制改進(jìn)

鄒 雁

一、存在的問(wèn)題

福建金閩再造煙葉發(fā)展有限公司造紙法工藝使用的熱風(fēng)干燥箱為循環(huán)風(fēng)機(jī)和空氣加熱器外置式結(jié)構(gòu)。為控制、調(diào)節(jié)各干燥箱的吹風(fēng)速度，滿足引紙和運(yùn)行時(shí)的不同要求，引紙時(shí)通過(guò)紙機(jī)DCS控制關(guān)閉下排干燥箱進(jìn)風(fēng)口和上排干燥箱出風(fēng)口的電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥（溫度調(diào)節(jié)閥），將紙幅壓在干網(wǎng)上。上壓和下吸的雙層作用，保證濕紙幅緊貼干網(wǎng)全部通過(guò)干燥箱。運(yùn)行時(shí)一旦引紙完成后，將全部干燥箱風(fēng)口的風(fēng)閥調(diào)到原來(lái)開度。

熱風(fēng)干燥箱溫度采用西門子提供的功能塊 FB58“TCONT_CP”溫度PID模塊進(jìn)行控制，F(xiàn)B58相對(duì)功能塊FB41“TCONT_CP”增加1個(gè)控制區(qū)，在溫度過(guò)度超調(diào)時(shí)，具有補(bǔ)償作用。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際控制對(duì)象在FB58作用下并不穩(wěn)定，雖然解決了超調(diào)問(wèn)題但往往出現(xiàn)震蕩，最大問(wèn)題是PID參數(shù)設(shè)置非常困難，難以調(diào)整到理想狀態(tài)。熱風(fēng)干燥箱溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)控制精度較低，溫度控制反饋遲緩，溫度檢測(cè)滯后，導(dǎo)致閥門動(dòng)作頻繁，造成熱風(fēng)干燥箱出口成品水分波動(dòng)較大，水分無(wú)法自動(dòng)控制，影響成品質(zhì)量。

二、熱風(fēng)干燥箱溫度控制改造

1.改進(jìn)PLC程序

經(jīng)過(guò)多次研究考慮，將過(guò)程溫度變量標(biāo)準(zhǔn)化后，嘗試不使用溫度PID，改用FB41“CONT_C”進(jìn)行連續(xù)控制，雖然沒(méi)有特殊的補(bǔ)償作用，但可將控制目標(biāo)的誤差值進(jìn)行區(qū)間劃分。例如，若要將設(shè)定值作為百分?jǐn)?shù)輸入，并且CRP_IN的溫度范圍為-20～85℃，則必須將溫度范圍標(biāo)準(zhǔn)化為百分?jǐn)?shù)（圖1）。從圖中看出，可采用分區(qū)段的方式，分別根據(jù)誤差在不同范圍對(duì)應(yīng)不同的PID參數(shù)，即將原來(lái)的1個(gè)溫度PID改成若干個(gè)程序段。實(shí)際考慮通過(guò)9個(gè)程序段控制溫度調(diào)節(jié)閥，改造后的系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：①提高溫度調(diào)節(jié)控制精度；②降低烘箱出口成品水分波動(dòng)范圍；③穩(wěn)定成品水分，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)分段控制設(shè)想，編寫如下PLC控制程序，其中1號(hào)熱風(fēng)干燥箱溫度調(diào)節(jié)閥的控制程序：①溫度差值T0=檢測(cè)溫度-設(shè)定溫度；②程序段1，手動(dòng)控制閥門開度；③程序段2，判斷溫度是否在-10≤T0≤10；④程序段3，判斷溫度是否在-5≤T0≤5；⑤程序段4，如果溫度在-5≤T0≤5，輸入對(duì)應(yīng)的PID值；⑥程序段5，如果溫度在T0≤-10或10≤T0，輸入對(duì)應(yīng)的PID值；⑦程序段6，如果溫度在-10≤T0≤-5或5≤T0≤10，輸入對(duì)應(yīng)的PID值；⑧程序段7，分別輸入閥門開度范圍；⑨程序段8，調(diào)用PID控制功能塊。具體程序略。

2.硬件配置及人機(jī)界面組態(tài)

由于原溫度調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，經(jīng)常磨損動(dòng)作異常，已更換多個(gè)閥門控制器電機(jī)，現(xiàn)改用故障率低的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。造紙法再造煙葉生產(chǎn)線抄造段現(xiàn)場(chǎng)操作站使用6個(gè)西門子MP277-10"KEY操作屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、操作等，其中5號(hào)畫面是溫度閥控制畫面。主要使用STEP 7 Wincc flexible軟件進(jìn)行組態(tài)編程從現(xiàn)場(chǎng)PLC模塊采集數(shù)據(jù)。修改控制程序后利用STEP 7 Wincc flexible軟件在5號(hào)溫度閥控制畫面增加閥門開度（%）以及烘箱出口水分檢測(cè)值顯示。然后使用網(wǎng)線或MPI線將程序從PC下載到操作屏，以便操作人員觀察水分變化情況。

三、改造效果

造紙法再造煙葉熱風(fēng)干燥箱溫度控制改造后，根據(jù)生產(chǎn)車間開機(jī)情況，統(tǒng)計(jì)2011年7月17日—20日1#干燥箱相關(guān)數(shù)據(jù)。改造后干燥箱溫度穩(wěn)定，溫度波動(dòng)由原來(lái)±5℃降低到±2℃，干燥箱出口成品水分達(dá)標(biāo)率大于93%，滾筒出口成品水分達(dá)標(biāo)率大于92%，標(biāo)準(zhǔn)偏差值控制在0.28以下，提高了成品質(zhì)量。