本發(fā)明涉及煙草行業(yè)增濕設(shè)備加水量控制領(lǐng)域，尤其涉及一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)煙草制絲線工藝技術(shù)要求，很多工序需對(duì)煙草原料進(jìn)行增濕加水，加水量的多少對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響。隨著煙草行業(yè)工藝技術(shù)指標(biāo)的不斷提高，增濕設(shè)備在頭料階段，由于入口水分總有一個(gè)從很小的值上升到實(shí)際值的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中程序計(jì)算的加水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常生產(chǎn)時(shí)的加水量，造成頭料階段出口水分偏離較大；同時(shí)當(dāng)來(lái)料水分波動(dòng)較大時(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中增濕設(shè)備出口水分也會(huì)出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，造成增濕設(shè)備出口水分波動(dòng)大，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法，能夠保障增濕設(shè)備出口水分指標(biāo)，提高設(shè)備的工作效率及控制水平，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法，依次包括以下步驟：

(1)分別利用電子皮帶秤和水分儀測(cè)量增設(shè)設(shè)備的入口物料流量測(cè)量值a及入口物料水分測(cè)量值b，然后進(jìn)入步驟(2)；

(2)根據(jù)增濕設(shè)備的工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定增濕設(shè)備的出口物料水分設(shè)定值c，然后進(jìn)入步驟(3)；

(3)根據(jù)入口物料流量測(cè)量值a、入口物料水分測(cè)量值b及出口物料水分設(shè)定值c，計(jì)算增濕設(shè)備的理論加水量y，然后進(jìn)入步驟(4)；

(4)利用水分儀測(cè)得增濕設(shè)備的出口物料水分測(cè)量值c′，然后進(jìn)入步驟(5)；

(5)將出口物料水分測(cè)量值c′與出口物料水分設(shè)定值c輸入出口水分反饋調(diào)節(jié)PID控制器進(jìn)行比例微分計(jì)算，從而得到出口物料水分修正值u(t)，然后進(jìn)入步驟(6)；

(6)利用流量計(jì)測(cè)得增濕設(shè)備的加水流量測(cè)量值y′，然后進(jìn)入步驟(7)；

(7)將出口物料水分修正值u(t)與增濕設(shè)備的加水流量測(cè)量值y′輸入加水閥門(mén)PID控制器進(jìn)行比例微分計(jì)算，從而得到增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″，然后進(jìn)入步驟(8)；

(8)加水閥門(mén)PID控制器根據(jù)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″控制加水閥門(mén)的開(kāi)閉，從而控制增濕設(shè)備的實(shí)際加水量。

所述步驟(3)中，增濕設(shè)備的理論加水量y的計(jì)算過(guò)程如下：

①計(jì)算所加物料的干料量h＝a*(1-b)，其中，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，然后進(jìn)入步驟②；

②計(jì)算增濕設(shè)備出口處的理論物料流量i＝h/1-c，其中，h表示所加物料的干料量，c表示出口物料水分設(shè)定值，然后進(jìn)入步驟③；

③計(jì)算增濕設(shè)備的理論加水量y＝i-a＝a*(c-b)/1-c，其中，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值。

所述步驟(5)中，出口物料水分修正值u(t)＝u(t-1)+Δu(t)，其中，t表示時(shí)間，u(t)表示在t時(shí)刻得到的出口物料水分修正值，u(t-1)表示在t-1時(shí)刻得到的出口物料水分修正值，Δu(t)＝q₀e(t)+q₁e(t-1)+q₂e(t-2)，其中，q₀＝K_p(1+T_d/T)，q₁＝-K_p(1+2T_d/T)，q₂＝K_p*T_d/T，K_p表示比例系數(shù)，T_d表示微分時(shí)間常數(shù)，T表示調(diào)節(jié)周期，K_p、T_d及T均根據(jù)出口物料水分測(cè)量值c′與出口物料水分設(shè)定值c設(shè)定。

所述步驟(7)中，增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″的計(jì)算公式如下：

在料頭階段，即只有進(jìn)料沒(méi)有出料的階段，增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/(1-c)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值；

在料中階段，即有進(jìn)料也有出料的階段，增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/1-c+u(t)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值，u(t)表示出口物料水分修正值；

在料尾階段，即只有出料沒(méi)有進(jìn)料的階段，增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/1-c+u(t)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值，u(t)表示出口物料水分修正值。

所述步驟(7)中，若計(jì)算得到的增濕設(shè)備的實(shí)際加水量小于30kg/h，則直接關(guān)閉加水閥門(mén)。

所述出口水分反饋調(diào)節(jié)PID控制器及加水閥門(mén)PID控制器均采用西門(mén)子連續(xù)調(diào)節(jié)功能塊FB41。

本發(fā)明公開(kāi)了一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法，以出口物料水分設(shè)定值和出口物料水分測(cè)量值為前饋輸入變量，以增濕設(shè)備加水量的測(cè)量值和出口物料水分測(cè)量值為擾動(dòng)量，通過(guò)出口水分反饋調(diào)節(jié)PID和加水閥門(mén)PID形成兩級(jí)PID控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙極串聯(lián)的PID控制系統(tǒng)，從而對(duì)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量進(jìn)行控制，能夠消除設(shè)備初始階段和由于外部環(huán)境變化造成的增濕設(shè)備出口水分指標(biāo)產(chǎn)生的偏離，有效提高增濕設(shè)備計(jì)算量的控制水平，減少了系統(tǒng)超調(diào)量和滯后量，保障了增濕設(shè)備出口水分指標(biāo)，達(dá)到提高增濕設(shè)備控制水平的目的，提高了設(shè)備的工作效率及控制水平。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，增濕加水量控制效果好，具有很好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值和推廣應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的控制原理圖；

圖2為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1及圖2所示，本發(fā)明所述的一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法，依次包括以下步驟：

(1)分別利用電子皮帶秤和水分儀測(cè)量增設(shè)設(shè)備的入口物料流量測(cè)量值a及入口物料水分測(cè)量值b，然后進(jìn)入步驟(2)；

(2)根據(jù)增濕設(shè)備的工藝標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定增濕設(shè)備的出口物料水分設(shè)定值c，然后進(jìn)入步驟(3)；

(3)根據(jù)入口物料流量測(cè)量值a、入口物料水分測(cè)量值b及出口物料水分設(shè)定值c，計(jì)算增濕設(shè)備的理論加水量y，然后進(jìn)入步驟(4)；

增濕設(shè)備的理論加水量y的計(jì)算過(guò)程如下：

①計(jì)算所加物料的干料量h＝a*(1-b)，其中，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，然后進(jìn)入步驟②；

②計(jì)算增濕設(shè)備出口處的理論物料流量i＝h/1-c，其中，h表示所加物料的干料量，c表示出口物料水分設(shè)定值，然后進(jìn)入步驟③；

③計(jì)算增濕設(shè)備的理論加水量y＝i-a＝a*(c-b)/1-c，其中，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值。

(4)利用水分儀測(cè)得增濕設(shè)備的出口物料水分測(cè)量值c′，然后進(jìn)入步驟(5)；

(5)將出口物料水分測(cè)量值c′與出口物料水分設(shè)定值c輸入出口水分反饋調(diào)節(jié)PID控制器進(jìn)行比例微分計(jì)算，從而得到出口物料水分修正值u(t)，然后進(jìn)入步驟(6)；

出口物料水分修正值u(t)＝u(t-1)+Δu(t)，其中，t表示時(shí)間，u(t)表示在t時(shí)刻得到的出口物料水分修正值，u(t-1)表示在t-1時(shí)刻得到的出口物料水分修正值，Δu(t)＝q₀e(t)+q₁e(t-1)+q₂e(t-2)，其中，q₀＝K_p(1+T_d/T)，q₁＝-K_p(1+2T_d/T)，q₂＝K_p*T_d/T，K_p表示比例系數(shù)，T_d表示微分時(shí)間常數(shù)，T表示調(diào)節(jié)周期，K_p、T_d及T均根據(jù)出口物料水分測(cè)量值c′與出口物料水分設(shè)定值c設(shè)定。

(6)利用流量計(jì)測(cè)得增濕設(shè)備的加水流量測(cè)量值y′，然后進(jìn)入步驟(7)；

(7)將出口物料水分修正值u(t)與增濕設(shè)備的加水流量測(cè)量值y′輸入加水閥門(mén)PID控制器進(jìn)行比例微分計(jì)算，從而得到增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″，然后進(jìn)入步驟(8)；

增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″的計(jì)算過(guò)程如下：

在料頭階段，即只有進(jìn)料沒(méi)有出料的階段，在此階段中，由于出口處沒(méi)有物料，出口物料水分設(shè)定值不參與計(jì)算。由于增濕設(shè)備通過(guò)蒸汽將增濕水霧化，蒸汽的加入必然影響物料的水分值，為了消除其他因素的影響，在計(jì)算增濕設(shè)備的實(shí)際加水量時(shí)，在增濕設(shè)備的理論加水量的基礎(chǔ)上通過(guò)加水系數(shù)對(duì)增濕設(shè)備的理論加水量進(jìn)行修正。

此時(shí)出口水分增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/(1-c)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值。

在本實(shí)施例中，入口物料水分測(cè)量值如小于14％，按14％計(jì)算，防止料頭階段松散回潮出口水分過(guò)高。

在料中階段，即有進(jìn)料也有出料的階段，出口處的水分參與控制，從而對(duì)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量進(jìn)行修正，此時(shí)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/1-c+u(t)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值，u(t)表示出口物料水分修正值；

在料尾階段，即只有出料沒(méi)有進(jìn)料的階段，此階段仍按照料中階段的計(jì)算方法計(jì)算增濕設(shè)備的實(shí)際加水量，此時(shí)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″＝k*a*(c-b)/1-c+u(t)，其中，k表示加水系數(shù)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)定，a表示入口物料流量測(cè)量值，b表示入口物料水分測(cè)量值，c表示出口物料水分設(shè)定值，u(t)表示出口物料水分修正值。

若計(jì)算得到的增濕設(shè)備的實(shí)際加水量小于30kg/h，則直接關(guān)閉加水閥門(mén)，防止流量過(guò)低導(dǎo)致水不能霧化，影響增濕設(shè)備的正常使用。

(8)加水閥門(mén)PID控制器根據(jù)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量y″控制加水閥門(mén)的開(kāi)閉，從而控制增濕設(shè)備的實(shí)際加水量。

在本實(shí)施例中，所述出口水分反饋調(diào)節(jié)PID控制器及加水閥門(mén)控制PID控制器均采用西門(mén)子連續(xù)調(diào)節(jié)功能塊FB41，以實(shí)現(xiàn)加水閥門(mén)開(kāi)度的PID自動(dòng)控制。

本發(fā)明公開(kāi)了一種增濕設(shè)備加水量自動(dòng)修正方法，以出口物料水分設(shè)定值和出口物料水分測(cè)量值為前饋輸入變量，以增濕設(shè)備加水量的測(cè)量值和出口物料水分測(cè)量值為擾動(dòng)量，通過(guò)出口水分反饋調(diào)節(jié)PID和加水閥門(mén)控制PID形成兩級(jí)PID控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙極串聯(lián)的PID控制系統(tǒng)，從而對(duì)增濕設(shè)備的實(shí)際加水量進(jìn)行控制，能夠消除設(shè)備初始階段和由于外部環(huán)境變化造成的增濕設(shè)備出口水分指標(biāo)產(chǎn)生的偏離，有效提高增濕設(shè)備計(jì)算量的控制水平，減少了系統(tǒng)超調(diào)量和滯后量，保障了增濕設(shè)備出口水分指標(biāo)，達(dá)到提高增濕設(shè)備控制水平的目的，提高了設(shè)備的工作效率及控制水平。