一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙梗微波膨脹設(shè)備控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]隨著現(xiàn)代煙草工業(yè)的發(fā)展，煙草制品的安全性與經(jīng)濟(jì)性越來越受到人們的關(guān)注。經(jīng)過單獨(dú)處理后的膨脹梗絲，因其具有突出的優(yōu)點(diǎn)使其應(yīng)用價(jià)值日漸突顯，主要表現(xiàn)為:膨脹梗絲能夠有效地降低卷煙制品的焦油含量，提高卷煙制品的安全性；膨脹處理后煙梗的苦味、辣味、刺激性和雜氣等顯著地減少，提高卷煙制品的品質(zhì)；膨脹梗絲具有較高的填充值，將其加入到卷煙配方中可以極大降低成本，增加企業(yè)利潤。因此，在卷煙制絲生產(chǎn)過程中，約有20%?30%的煙梗需要制成梗絲并摻入到煙絲中，膨脹梗絲已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用到現(xiàn)代卷煙的生產(chǎn)中。利用微波膨脹法處理煙梗是一種新型的工藝技術(shù)，制備出梗絲的質(zhì)量更優(yōu)，成本低，在行業(yè)中得到一致認(rèn)同，具有很強(qiáng)的競爭力。目前，嚴(yán)重制約微波膨化處理煙梗技術(shù)發(fā)揮巨大應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問題是煙梗微波膨化設(shè)備的研發(fā)，尤其是能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)要求的專業(yè)化、大型化和連續(xù)化的煙梗微波膨化設(shè)備。中國專利CN102326858A公開了一種滾筒式煙梗連續(xù)微波膨脹設(shè)備，采用多波源多饋口非相干功率合成方法得到大功率，基本上能夠進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)，但并未涉及控制系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容，由于對微波器件及其系統(tǒng)離散特性理解不夠，采用分組法調(diào)壓控制其功率，各磁控管出力嚴(yán)重不均，造成高出力磁控管頻繁燒毀，維護(hù)成本極高，總體效能得不到發(fā)揮，只能維持在低功率工況下運(yùn)行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大型化穩(wěn)定生產(chǎn)的目標(biāo)。中國專利CN103945586A公開了一種微波模式激勵(lì)攪拌加熱方法及其加熱裝置，其實(shí)質(zhì)上仍是由計(jì)算機(jī)將磁控管按組合輪流工作的一種尚散型部分磁控管全功率投入/切除的功率控制系統(tǒng)，只有部分磁控管同時(shí)參與工作，這不但會(huì)降低應(yīng)用器的總體功率密度，總體效率下降，更重要的是會(huì)因參與工作的磁控管(饋能饋口)的數(shù)量及位置的變化使經(jīng)優(yōu)化的應(yīng)用器內(nèi)電場的均勻性遭到破壞，對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微波功率密度大、加熱速度快、能耗低、可自動(dòng)控制、磁控管不易燒毀、易于維護(hù)、可實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、大型化和連續(xù)化生產(chǎn)要求、制備得到的膨脹煙梗產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的全新的微波煙梗膨脹設(shè)備控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括有可編程控制器PLC、連接可編程控制器PLC的可視控制界面、設(shè)置于微波煙梗膨脹器內(nèi)的一組與可編程控制器PLC連接的磁控管；所述可編程控制器PLC包含有一組PID控制器，并采用一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)對微波煙梗膨脹器功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制；每一功率閉環(huán)控制系統(tǒng)由順序連接的磁控管、功率變送器、PID控制器、功率控制器組成；從可視化界面設(shè)定對應(yīng)磁控管的功率，由功率變送器將對應(yīng)磁控管的輸出功率信號反饋給對應(yīng)的PID控制器，PID控制器將該反饋信號與設(shè)定功率信號比較，并經(jīng)PID運(yùn)算后通過功率控制器連續(xù)作用于磁控管。
[0006]本實(shí)用新型所述磁控管分別設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段、中段和后段。設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段橫截面、中段橫截面和后段橫截面上的磁控管的分布密度不同。
[0007]本實(shí)用新型采用一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)及控制方式，優(yōu)先采用功率變送負(fù)反饋?zhàn)鳛閷Υ趴毓芄β士刂频膶ο蟛⑦M(jìn)行PID連續(xù)調(diào)節(jié)，電流限制作為磁控管保護(hù)的依據(jù)，使得各磁控管出力均勻一致、穩(wěn)定，磁控管頻繁燒毀現(xiàn)象消失，全部磁控管同時(shí)參與工作，總體效能得到充分發(fā)揮，微波煙梗膨脹器內(nèi)電磁場分布更加均勻，生產(chǎn)出煙梗的膨脹率和膨脹均勻性均得到提高。由于采取了一對一的功率閉環(huán)控制措施，可使磁控管應(yīng)用器即微波煙梗膨脹器上的分組具有可編程性，可根據(jù)工藝過程的需要對其進(jìn)行軟編程，實(shí)現(xiàn)膨脹工藝過程“前、中、后”不同工藝段功率密度不同的要求，對工藝要求變化的適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用了功率變送裝置，使控制算法簡單化、降低了對PLC控制器的要求，提高了其運(yùn)行速度及可靠性。微波煙梗膨脹器內(nèi)電場的均勻性好，微波功率密度大，加熱速度快，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作簡單，省時(shí)省力，極大地降低了能耗，處理效率很高，真正實(shí)現(xiàn)了能夠滿足專業(yè)化、大型化和連續(xù)化等實(shí)際生產(chǎn)要求。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖；
[0009]圖2是磁控管在微波煙梗膨脹器的軸向截面分組布置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)用新型一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)包括有可編程控制器PLC、連接可編程控制器PLC的可視控制界面、設(shè)置于微波煙梗膨脹器內(nèi)的一組與可編程控制器PLC連接的磁控管；所述可編程控制器PLC包含有一組PID控制器(PLC內(nèi)軟控制元件)，并采用一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)對微波煙梗膨脹器功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制；每一功率閉環(huán)控制系統(tǒng)是由順序連接的磁控管、功率變送器、PID控制器、功率控制器組成的回路，具體回路數(shù)量η根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)量需要的磁控管數(shù)量確定。磁控管分別設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段、中段和后段。如圖2所示，本實(shí)用新型優(yōu)先采用軸向截面分組法對應(yīng)用器上的磁控管進(jìn)行軟分組，根據(jù)具體回路數(shù)量η分為截面1、截面2……、截面η-1、截面η，設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段橫截面、中段橫截面和后段橫截面上的磁控管的分布密度可不同?？刂茣r(shí)，設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段橫截面、中段橫截面和后段橫截面上的各個(gè)磁控管的工作狀態(tài)(即出力大小可連續(xù)調(diào)節(jié))可以通過編程控制，以此就可以實(shí)現(xiàn)通過編程控制前段橫截面、中段橫截面和后段橫截面上的磁控管的微波功率總和，達(dá)到控制各工藝段微波功率密度的目的，從而實(shí)現(xiàn)膨脹工藝過程前段、工藝過程中段、工藝過程后段不同工藝微波功率密度不同的要求。
[0011]本實(shí)用新型工作時(shí)，從可視化界面設(shè)定對應(yīng)磁控管的功率，由功率變送器將對應(yīng)磁控管的輸出功率信號反饋給對應(yīng)的PID控制器，PID控制器將該反饋信號與設(shè)定功率信號比較，并經(jīng)PID運(yùn)算后通過功率控制器連續(xù)作用于磁控管，使磁控管功率始終穩(wěn)定在設(shè)定功率狀態(tài)，從而使微波煙梗膨脹器的總體功率穩(wěn)定在設(shè)定功率狀態(tài)。電流限制作為磁控管保護(hù)的依據(jù)，各磁控管出力均勻一致、穩(wěn)定，磁控管頻繁燒毀現(xiàn)象消失，全部磁控管參同時(shí)參與工作，總體效能得到充分發(fā)揮，應(yīng)用器內(nèi)電磁場分布更加均勻，生產(chǎn)出煙梗的膨脹率和膨脹均勻性均得到提高。
[0012]本實(shí)用新型在對微波器件及其系統(tǒng)離散特性進(jìn)行深入分析理解的基礎(chǔ)上，采用集散控制的概念，用一對一的功率閉環(huán)控制方式對煙梗微波膨脹設(shè)備功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制，使煙梗微波膨脹設(shè)備功率穩(wěn)定在設(shè)定要求狀態(tài)。本實(shí)用新型徹底解決了專利CN102326858A采用分組法通過調(diào)整供給磁控管的陽極電壓控制其組內(nèi)磁控管功率，各磁控管出力嚴(yán)重不均，造成高出力磁控管頻繁燒毀，維護(hù)成本極高，總體效能得不到發(fā)揮的技術(shù)難題，真正實(shí)現(xiàn)了能夠滿足專業(yè)化、大型化和連續(xù)化等實(shí)際生產(chǎn)要求的筒式連續(xù)微波膨脹設(shè)備。由于功率是連續(xù)調(diào)節(jié)的，所有磁控管全部同時(shí)參與工作，應(yīng)用器的總體功率密度、總體效率高，更重要的是不會(huì)因參與磁控管(饋能饋口)的數(shù)量及位置的變化破壞經(jīng)優(yōu)化的應(yīng)用器內(nèi)電場的均勻性，而對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括有可編程控制器PLC、連接可編程控制器PLC的可視控制界面、設(shè)置于微波煙梗膨脹器內(nèi)的一組與可編程控制器PLC連接的磁控管；所述可編程控制器PLC包含有一組PID控制器，并采用一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)對微波煙梗膨脹器功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制；每一功率閉環(huán)控制系統(tǒng)由順序連接的磁控管、功率變送器、PID控制器、功率控制器組成；從可視化界面設(shè)定對應(yīng)磁控管的功率，由功率變送器將對應(yīng)磁控管的輸出功率信號反饋給對應(yīng)的PID控制器，PID控制器將該反饋信號與設(shè)定功率信號比較，并經(jīng)PID運(yùn)算后通過功率控制器連續(xù)作用于磁控管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述磁控管分別設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段、中段和后段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置于微波煙梗膨脹器的前段橫截面、中段橫截面和后段橫截面上的磁控管的分布密度不同。
【專利摘要】一種微波煙梗膨脹設(shè)備的控制系統(tǒng)，包括有可編程控制器PLC、連接可編程控制器PLC的可視控制界面、設(shè)置于微波煙梗膨脹器內(nèi)的一組與可編程控制器PLC連接的磁控管；可編程控制器PLC包含有一組PID控制器，并采用一對一的功率閉環(huán)控制系統(tǒng)對微波煙梗膨脹器功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)控制；每一功率閉環(huán)控制系統(tǒng)由順序連接的磁控管、功率變送器、PID控制器、功率控制器組成。本實(shí)用新型微波功率密度大、加熱速度快、能耗低、可自動(dòng)控制、磁控管不易燒毀、易于維護(hù)、可實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、大型化和連續(xù)化生產(chǎn)要求，制備得到的膨脹煙梗產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【IPC分類】A24B5/16
【公開號】CN204861133
【申請?zhí)枴緾N201520591707
【發(fā)明人】丁燕, 童子柏, 蘇四清, 張紹榮
【申請人】昆明鸞宇科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月3日