專利名稱：一種基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及卷煙設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
加香加料系統(tǒng)作為制絲線的一個重要的工藝環(huán)節(jié)，其加香、加料的準確性和均勻性對成品卷煙的感官感覺起著重要的作用。加料、加香機的功能主要是將煙用香精香料通過設(shè)備、控制系統(tǒng)均勻、準確的施加到過程中的煙葉、煙絲中去。加香、加料機一般由喂料機和電子皮帶秤組成的恒流量供料、計量系統(tǒng)和加料機兩部分組成，物料經(jīng)過恒流量供料、計量系統(tǒng)向加料機提供流量穩(wěn)定的物料，與此同時流量計通過ProfiBus-DP網(wǎng)絡(luò)將物料流量的準確數(shù)據(jù)傳遞給可編程控制器(S7-400PLC)，可編程控制器結(jié)合加料比例計算出需要施加料液的流量，控制加料泵連續(xù)調(diào)整，使流量計檢測的實際料液流量符合計算流量，從而保證對物料按照要求的比例均勻的施加料液。煙草加工比例控制系統(tǒng)主要是指用于加料、力口 香機的控制系統(tǒng)，判斷該控制系統(tǒng)的關(guān)鍵指標有兩個一個是瞬時精度；一個是累計精度。如圖I所示，現(xiàn)有的煙草加工比例控制系統(tǒng)的工作原理是料液從料罐I中流出，可編程控制器7根據(jù)設(shè)定的料液施加比例來控制泵2的運行速度，泵2的速度直接影響泵后的料液流量，料液流量按比例跟蹤電子秤4上的煙葉流量。目前煙草工業(yè)企業(yè)中所使用的均為圖I中典型比例控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單，控制思路明確。但在實際使用中發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)中的執(zhí)行器件(泵)在使用一段時間(往往是半年)后出現(xiàn)這樣一個現(xiàn)象驅(qū)動同樣的料液流量，泵的運行頻率越來越大，齒輪泵由于長時間使用，咬合齒輪之間的磨損(一是自然磨損，二是料液中的雜質(zhì)會對齒輪造成磨損)會造成齒輪之間的間隙變大，泵的工作能力下降，這樣直接導致泵運行穩(wěn)定性變差，表現(xiàn)在生產(chǎn)中就是加香、加料瞬時精度波動變大；而且泵的齒輪自然磨損后也無法修理，當齒輪泵不滿足生產(chǎn)的需求時，只能更換新泵，一般煙草行業(yè)使用的為進口齒輪泵，該泵的價格少則幾萬，多則上十萬，維護成本較高。為了提高比例控制精度，發(fā)明人也使用過其他泵，例如蠕動泵，但是效果不佳，因為不管什么類型的泵都要配減速機以驅(qū)動泵，而控制上是利用變頻器來控制減速機的速度，詳細如圖2所示控制原理圖。由圖2可知控制的執(zhí)行器環(huán)節(jié)上中間環(huán)節(jié)較多，有3個設(shè)備變頻器、減速機、泵，中間環(huán)節(jié)越多控制上的快速性和精確性越難以達到，誤差會累計在一起，這也是目前加香、加料精度在提高上遇到的瓶頸問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，可大大簡化電氣控制上的中間環(huán)節(jié)，提高系統(tǒng)的控制精度?！N基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，設(shè)置在料罐和加香、加料機之間，包括泵、流量計、電子秤、可編程控制器，料罐通過輸料管與泵連接，流量計的出口經(jīng)管路與加香、加料機上的噴頭連接，電子秤位于加香、加料機的上游，還包括設(shè)置在泵和流量計之間的氣動控制閥，其中電子秤和流量計與可編程控制器的信號輸入端連接，可編程控制器的信號輸出端與氣動控制閥的控制信號接線端連接，在泵的進口與出口之間并聯(lián)一節(jié)流閥。如上所述的基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，所述氣動控制閥為滑窗控制閥或薄膜閥。如上所述的基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，所述流量計為質(zhì)量流量計或電磁流量計。本實用新型基于氣動控制閥的比例控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點 I、首先從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面對原來普遍使用的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，大大簡化了電氣控制上的中間環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的控制精度；2、由于氣動控制閥自身結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢，不論在系統(tǒng)響應(yīng)的快速性方面還是調(diào)節(jié)的精度方面都比傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥要好；3、調(diào)整了結(jié)構(gòu)后，可對原來使用的泵進行降級，原來的泵為保證流量控制精度使用的為進口名牌，現(xiàn)在的泵只用來驅(qū)動流體，可以選用國產(chǎn)泵即可，還可以省下控制泵的變頻器，對比前后設(shè)備采購成本和維護成本，改進后大大降低。

圖I是現(xiàn)有的煙草加工比例控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的煙草加工比例控制系統(tǒng)的控制原理圖；圖3是本實用新型基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)的控制原理圖。圖中1_料罐，2-泵，3-流量計，4-電子秤，5-噴頭，6-加香、加料機，7-可編程控制器，8-氣動控制閥，9-節(jié)流閥。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型中的附圖，對本實用新型中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。圖3所示為本實用新型基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)設(shè)置在料罐I和加香、加料機6之間，包括依次連接的泵2、氣動控制閥8和流量計3，其中料罐I通過輸料管與泵2連接，氣動控制閥8設(shè)置在泵2和流量計3之間，本實施例中氣動控制閥8可采用滑窗控制閥，也可以采用薄膜閥，例如Samson 3271氣動薄膜閥等。流量計3設(shè)置在輸送通道中，用于測量待加入物質(zhì)的量，流量計3的出口經(jīng)管路與加香、加料機6上的噴頭5連接。本實施例中流量計3可以根據(jù)工藝精度要求采用質(zhì)量流量計或是電磁流量計，例如西門子Massflo質(zhì)量流量計等。在泵2的進口與出口之間并聯(lián)一節(jié)流閥9，它可以保證氣動控制閥前的流體壓力穩(wěn)定，起到穩(wěn)定流量的作用。電子秤4位于加香、加料機6的上游，用于控制物料的流量，電子秤4和流量計3與可編程控制器7 (例如S7-400PLC)的信號輸入端連接，可編程控制器7的信號輸出端與氣動控制閥8的控制信號接線端連接。電子秤4采集的流量值信號經(jīng)過Profibus-D總線將準確數(shù)據(jù)傳遞給可編程控制器I。具體的控制過程如下把經(jīng)電子秤4采集到的流量值，乘以設(shè)定的加料比例系數(shù)可計算出設(shè)定加料量。設(shè)葉片流量為F，加料比例為K，設(shè)定加料量為Q1，得到下式=Q1 =FXK。該值(Q1)與流量計3測得的實際流量反饋值(Q2)相比較Q1-Q2，經(jīng)可編程控制器7程序中的PID功能塊(比例-積分-微分控制器)運算后得到控制氣動控制閥8的開度信號，該開度信號由可編程控制器7上的模擬量輸出模塊輸出4 20mA給出，4 20mA對應(yīng)氣動控制閥8的0 100%的開度。本實用新型設(shè)置的氣動控制閥相比其它執(zhí)行器件有以下幾個優(yōu)點，在適用煙草工業(yè)企業(yè)比例控制系統(tǒng)中更具競爭力。首先，氣動控制閥在煙草工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用廣泛，例如蒸汽壓力控制、增濕水流量控制，技術(shù)人員對此應(yīng)用更易上手，維護方便；其次，氣動控制閥的密封性能更好，閥芯可針對不同應(yīng)用環(huán)境使用特殊材料大大減少因閥芯密封不嚴造成的 料液泄露次數(shù)，且使用空壓氣驅(qū)動清潔無污染；最后，氣動控制閥的動態(tài)響應(yīng)和調(diào)節(jié)精度更好，尤其是在小流量控制方面選擇更多，更能適應(yīng)煙草工業(yè)企業(yè)精細化加工的發(fā)展趨勢。本實施例中泵2不用再對其進行調(diào)速控制，以額定的轉(zhuǎn)速運行，只要流量滿足系統(tǒng)要求即可，本實施例的控制原理如圖4所示。對比圖2和圖4可以發(fā)現(xiàn)，本實施例在泵和流量計之間只插入了一個氣動控制閥，由于執(zhí)行器環(huán)節(jié)減少比例控制系統(tǒng)的精度比原來大大增加。泵2的流量(泵直接運行時的料液流量)選用要求適當大于設(shè)定流量，用以保證氣動控制閥8的開度在30 70%的時候能到達設(shè)定的流量，此時氣動控制閥8的線性度最佳。在泵2的進口與出口之間設(shè)置節(jié)流閥9可以保證氣動控制閥8前的流體壓力穩(wěn)定，此時泵2的運行速度是額定的，當氣動控制閥8的開度降低時，閥前的流體壓力必然增大，如果壓力得不到釋放勢必會引起系統(tǒng)故障，所以設(shè)置節(jié)流閥9，當泵2后的流體壓力增大到一定程度(假設(shè)系統(tǒng)中設(shè)定的壓力為0. IBar)，節(jié)流閥9自動開啟流體回流，達到穩(wěn)定閥前流體壓力的目的。閥前的流體壓力穩(wěn)定了，調(diào)節(jié)氣動控制閥8時就不至于造成泵2對系統(tǒng)的干擾，提高了系統(tǒng)的控制精度。以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求1.一種基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，設(shè)置在料罐(I)和加香、加料機(6)之間，包括泵(2)、流量計(3)、電子秤(4)、可編程控制器(7)，料罐(I)通過輸料管與泵(2)連接，流量計(3)的出口經(jīng)管路與加香、加料機(6)上的噴頭(5)連接，電子秤(4)位于加香、加料機出)的上游，其特征在于還包括設(shè)置在泵(2)和流量計(3)之間的氣動控制閥(8)，其中電子秤⑷和流量計(3)與可編程控制器(7)的信號輸入端連接，可編程控制器(7)的信號輸出端與氣動控制閥⑶的控制信號接線端連接，在泵⑵的進口與出口之間并聯(lián)一節(jié)流閥(9)。
2.如權(quán)利要求I所述的基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，其特征在于所述氣動控制閥(8)為滑窗控制閥或薄膜閥。
3.如權(quán)利要求I所述的基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，其特征在于所述流量計(3)為質(zhì)量流量計或電磁流量計。
專利摘要本實用新型提供一種基于氣動控制閥的煙草加工比例控制系統(tǒng)，設(shè)置在料罐和加香、加料機之間，包括泵、流量計、電子秤、可編程控制器，料罐通過輸料管與泵連接，流量計的出口經(jīng)管路與加香、加料機上的噴頭連接，電子秤位于加香、加料機的上游，還包括設(shè)置在泵和流量計之間的氣動控制閥，其中電子秤和流量計與可編程控制器的信號輸入端連接，可編程控制器的信號輸出端與氣動控制閥的控制信號接線端連接，在泵的進口與出口之間并聯(lián)一節(jié)流閥。本實用新型從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面對原來普遍使用的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，大大簡化了電氣控制上的中間環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的控制精度；可以省下控制泵的變頻器，可降低設(shè)備的采購成本和維護成本。
文檔編號F17D3/01GK202469489SQ20122001202
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者呂忠闖, 龐浩, 林敏 , 王志強, 羅民 申請人:湖北中煙工業(yè)有限責任公司