CN110771941B - 一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法：向料罐中加入香料液，根据设备情况和工艺要求，设定K1、t、K2、K3；点击“料罐加热”按钮，料罐进入首次加热阶段，蒸汽阀门保持开启状态；计算阈值的公式为：T＝65‑K1/M，通过PLC控制器程序采集香料液质量并代入公式计算出阈值T，当温度到达阈值T时蒸汽阀门关闭；料罐进入保温模式；当香料液温度降低至62℃时给香料液变频加热，此时蒸汽阀门是以矩形脉冲的状态打开或关闭，通过PLC控制器计算出t1＝K2+M/K3，t2＝t‑t1；当香料液温度提升至65℃时停止脉冲变频加热。该方法能根据香料液重量的不同实现对料罐温度的稳定控制。

Description

一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法
技术领域`
本发明属于烟草制丝生产工艺控制领域，具体涉及一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法。
背景技术
烟丝的生产过程中需要对烟叶施加一定量的香料液进行处理，而香料液的温度一般要求控制在65±3℃，其温度的稳定性直接决定着烟丝内在品质和成品香烟的整体感官。香料液储存在料罐之中并进行加热，当香料液温度加热至65℃时就用于烟叶处理。目前，料罐控制香料液温度的方式存在以下几个问题：
(1)料罐为双层结构，中间层通入蒸汽使其具有一定的加热功能，当温度到达65℃时，即使停止通入蒸汽，料罐体内仍存留着大量的热量使香料液温度继续上升；
(2)控制蒸汽切断的阀门为关断阀，该阀门不能控制蒸汽的开度，难以实现缓慢加热的功能；
(3)料罐中每次注入的香料液重量不等，料罐中间层通入等量的蒸汽，当料罐中的香料液重量大时，香料液温度上升的慢，当料罐中的香料液重量小时，香料液温度就上升的快。
目前，在温度控制方面，现有的加热装置普遍存在温度超调、不能将温度控制在很好的范围内、无法利用关断阀进行变频加热等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法，该方法可将香料温度控制在要求的温度范围内，并能根据香料液重量的不同实现对料罐温度的稳定控制。
为实现上述目的，一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法，承载该方法的装置包括料罐，料罐壳体为呈中空结构的中间层，中间层开口处设有蒸汽阀门，蒸汽阀门与蒸汽管道连接，蒸汽阀门的电路上设有变频器，变频器与PLC控制器电连接，PLC控制器与料罐上的控制按钮电连接，所述方法包括如下步骤：
A：向料罐中加入一定质量的香料液，在PLC控制器中设置基本参数和编入计算阈值的公式；根据设备情况和工艺要求，设定温度质量配比系数K1、阀门开启时间基值K2、时间质量配比系数K3、矩形波周期t；计算阈值的公式为：T＝65-K1/M；计算t1和t2的公式为：t1＝K2+M/K3，t2＝t-t1，式中，M是料液质量，t1、t2分别是每个循环周期中蒸汽阀门开启和关闭的时间；
B：由操作人员点击料罐上的控制按钮“料罐加热”，料罐进入首次加热阶段，蒸汽阀门保持开启状态；
C：向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热，通过PLC控制器程序采集香料液的质量并代入计算阈值的公式，计算出首次加热过程中关闭蒸汽阀门的阈值T，当温度加热至阈值T时，蒸汽阀门自动关闭，首次加热阶段结束；
D：料罐进入保温模式；此时，控制香料液实际温度峰值为68℃；
E：当料罐内的残留热量消耗完以后，香料液温度逐渐下降，当香料液温度降低至62℃时，向料罐中间层通入蒸汽给香料液进行变频加热，此时蒸汽阀门是以矩形脉冲的状态打开或关闭，通过PLC控制器控制t1和t2的时长；当香料液温度提升至65℃时停止脉冲变频加热。
优选的，所述步骤C中向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热至62～65℃。
与现有技术方案相比，本发明一种基于PLC程序的料香液温度控制方法，根据香料液重量的不同计算相应的停止加热阈值，并通过矩形脉冲信号控制蒸汽，以实现对料罐温度的稳定控制。本发明在现有设备的基础上，避免了更换开度阀门所带来的资金投入，有效的将料液温度控制在工艺要求的范围内，通过利用矩形脉冲波对关断阀进行变频调节，起到缓慢加热的作用。使用本发明的温度控制方式，其温度波动幅度减弱，变化趋势明显平稳，本发明方法的控制效果显著。
附图说明
图1为本发明中矩形脉冲信号示意图；
图2为本发明的工艺气温度控制原理图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法，承载该方法的装置包括料罐，料罐壳体为呈中空结构的中间层，中间层开口处设有蒸汽阀门，蒸汽阀门与蒸汽管道连接，蒸汽阀门的电路上设有变频器，变频器与PLC控制器电连接，PLC控制器与料罐上的控制按钮电连接。
实施例1
A：向料罐中加入300Kg香料液备用，在PLC控制器中设置基本参数和编入计算阈值的公式；根据设备情况和工艺要求，设定温度质量配比系数K1的值为750，阀门开启时间基值K2为5，时间质量配比系数K3为25，矩形波周期t为30s；
B：首先点击料罐上的控制按钮“料罐加热”，料罐进入首次加热阶段，蒸汽阀门保持开启状态；
C：向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热至62～65℃，此时料罐中间层中的残留热量是基本固定的，通过PLC控制器程序采集香料液质量300Kg并代入计算阈值的公式T＝65-750/M，式中，M是料液质量，计算出首次加热过程中关闭蒸汽阀门的阈值，即T＝65-750/300＝62.5℃；当香料液的实际温度到达62.5℃时，蒸汽阀门自动关闭，首次加热阶段结束；
D：料罐进入保温模式，此时，控制香料液实际温度峰值为68℃，一旦温度超过68℃时，PLC控制器则会控制蒸汽阀门打开使香料液温度维持在68℃以下；
E：当料罐内的残留热量消耗完以后，香料液温度逐渐下降，当香料液温度降低至62℃时，向料罐中间层通入蒸汽给香料液进行变频加热，此时蒸汽阀门是以矩形脉冲的状态打开或关闭，通过PLC控制器控制t1和t2的时长，计算出t1＝5+M/25＝5+300/25＝17s，t2＝30-t1＝13s，从而达到变频输出的效果；t1、t2分别是每个循环周期中蒸汽阀门开启和关闭的时间；
E：当温度到达65℃时，停止脉冲变频加热，实际测得停止加热后香料液温度峰值为67.2℃，由此往复加热，保证香料液温度在65±3℃范围内，起到保温作用。
实施例2
A：向料罐中加入450Kg香料液备用，在PLC控制器中设置基本参数和编入计算阈值的公式；根据设备情况和工艺要求，设定温度质量配比系数K1的值为750，阀门开启时间基值K2为5，时间质量配比系数K3为25，矩形波周期t为30s；
B：首先点击料罐上的控制按钮“料罐加热”，料罐进入首次加热阶段，蒸汽阀门保持开启状态；
C：向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热至62～65℃，此时料罐中间层中的残留热量是基本固定的，通过PLC控制器程序采集香料液质量450Kg并代入计算阈值的公式T＝65-750/M，式中，M是料液质量，计算出首次加热过程中关闭蒸汽阀门的阈值，即T＝65-750/300＝63.3℃；当料液的实际温度到达63.3℃时，蒸汽阀门自动关闭，首次加热阶段结束；
D：料罐进入保温模式，此时，控制香料液实际温度峰值为68℃，一旦温度超过68℃时，PLC控制器则会控制蒸汽阀门打开来使香料液温度维持在68℃以下；
E：当料罐内的残留热量消耗完以后，香料液温度逐渐下降，当香料液温度降低至62℃时，向料罐中间层通入蒸汽给香料液进行变频加热，此时蒸汽阀门是以矩形脉冲的状态打开或关闭，通过PLC控制器控制t1和t2的时长，计算出t1＝5+M/25＝5+450/25＝23s，t2＝30-t1＝7s，从而达到变频输出的效果；t1、t2分别是每个循环周期中蒸汽阀门开启和关闭的时间；
F：当温度到达65℃时，停止脉冲变频加热，实际测得停止加热后香料液温度峰值为66.7℃，由此往复加热，保证料液温度在65±3℃范围内，起到保温作用。
本实施例的公式计算、矩形脉冲控制均通过可编程逻辑控制器PLC实现。
与现有的温控方式相比，使用本发明的温度控制方式，其温度波动幅度减弱，变化趋势明显平稳，本发明方法的控制效果显著。
通过上述实施例表明，工艺气温度波动明显减少，偏差范围下降至±3℃，质量管控系统统计的参数中，过程控制能力指数Cpk值提高至1.37以上，较好的稳定料液温度，产品内在品质得到显著提升。

Claims (2)

1.一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法，承载该方法的装置包括料罐，料罐壳体呈中空结构，包括中间层，中间层开口处设有蒸汽阀门，蒸汽阀门与蒸汽管道连接，蒸汽阀门的电路上设有变频器，变频器与PLC控制器电连接，PLC控制器与料罐上的控制按钮电连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A：向料罐中加入一定质量的香料液，在PLC控制器中设置基本参数和编入计算阈值的公式；根据设备情况和工艺要求，设定温度质量配比系数K1、阀门开启时间基值K2、时间质量配比系数K3、矩形波周期t；计算阈值的公式为：T=65-K1/M；计算t1和 t2 的公式为：t1=K2+M/K3，t2=t-t1，式中，M是料液质量，t1、t2分别是每个循环周期中蒸汽阀门开启和关闭的时间；T的单位为℃，M的单位为Kg，t为30s；
B：由操作人员点击料罐上的控制按钮“料罐加热”，料罐进入首次加热阶段，蒸汽阀门保持开启状态；
C：向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热，通过PLC控制器程序采集香料液的质量并代入计算阈值的公式，计算出首次加热过程中关闭蒸汽阀门的阈值T，当温度加热至阈值T时，蒸汽阀门自动关闭，首次加热阶段结束；
D：料罐进入保温模式；此时，控制香料液实际温度峰值为68℃；
E：当料罐内的残留热量消耗完以后，香料液温度逐渐下降，当香料液温度降低至62℃时，向料罐中间层通入蒸汽给香料液进行变频加热，此时蒸汽阀门是以矩形脉冲的状态打开或关闭，通过PLC控制器控制t1和t2的时长；当香料液温度提升至65℃时停止脉冲变频加热。
2.根据权利要求1所述的一种基于香料液重量调节料罐阈值的加热温度控制方法，其特征在于，所述步骤C中向料罐中间层通入蒸汽将香料液加热至62~65℃。
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