烟草真空回潮PLC控制的设计与实现

作     者：王佳静 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李新叶;郝玉山

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：烟草真空回潮 回潮率 基于模型的控制 PLC控制 

摘      要：烟草行业一直是我国的重要行业,市场需求量非常之大,随着工业水平的发展,制作工艺的要求越来越高。烟草真空回潮是烟草加工的关键工序,真空回潮过程效率的高低直接影响了回潮率的高低,通过对河北中烟各烟厂的调研发现,目前真空回潮控制过程基本是靠经验控制,回潮时通入大量蒸汽导致能耗高,同时破坏烟叶的活性,而且回潮率不尽如人意。本课题基于真空回潮机内蒸汽和水的热量平衡关系改进已有的烟草真空回潮控制方案,控制蒸汽连续调节阀门的开度进而控制蒸汽喷入量,使得蒸汽和水按一定的比例通入回潮机使烟叶充分的回潮松散,以达到提高回潮率,减少能耗的目的。为了实现烟草真空回潮过程的精细控制,本文开展了如下工作:(1)对烟草业真空回潮控制的工作原理进行研究分析,选用西门子300PLC作为本系统控制器,完成了烟草真空回潮控制系统的PLC硬件设计,设计方案满足本课题实际测量参数点数、计算精度和对阀门控制的要求,以及与智能蒸汽仪表的通信要求,提高数据精度和抗干扰性。(2)对现有真空回潮控制流程进行分析,真空回潮控制流程主要包括抽真空、回潮、保压、破空子过程,但是由于控制过程不精细导致回潮效果低并且能耗大。本文在原有控制流程基础上,基于课题组建立的真空回潮机内蒸汽和水的热量平衡关系模型,改进了现有真空回潮控制流程,以实现精细的回潮控制。(3)为了实现人机交互,使用WINCC组态监控界面,并配置STEP7和WINCC实现数据通信。本课题设计的监控界面包括主界面、调试界面、平衡数据显示界面、变量记录界面,除了显示所有测量数据、模型计算数据、实现控制以外,还设计了配置功能,读取EXCEL配置文件实现软件的基本配置,使工作人员通过修改EXCEL表的内容来灵活修改监控界面的显示变量,增加了软件的灵活性。通过组建实验机,在现场完成烟叶的真空回潮实验,与传统烟草控制相比,本文的控制方案具有更高的准确性、更高的回潮率、低能耗的特点,满足工业的控制要求和工艺要求,具有良好的应用前景。