煙草在線專稿　　[摘要]：為提高煙葉復烤工藝質量的穩定性，成品水分的均勻穩定，降低復烤操作人員的工作強度，云南宣威復烤廠結合現有設備的自身實際，對烤片機的回潮系統進行技術改造，應用前饋加反饋雙循環PID控制原理，在手動操作的基礎上增加了一套煙葉水分自動控制系統，通過對烤片機入口物料水分、流量的收集反饋，閥位的開度、動作，進行汽、水的適度供給，煙片的吸收，來達到的水分設定值，同時又對烤片機出口水分、溫度實際值進行收集反饋，來對設定水分值的偏差進行修訂，再進行汽、水量的適度補償，形成實際值與設定值的統一，實現了對煙葉水分的精準控制。

　　[關鍵詞]：烤片；前反饋；水分；精準

　　一、研究的目的和意義

　　打葉復烤產品質量要得到保障，涉及到多個工藝質量指標，成品水分為最重要的工藝質量指標，為充分保障卷煙工業企業和商業企業的利益，如何完成成品水分的均衡精準控制，設置合理的成品水分，是復烤企業提高經濟利益的工作重點，通過以上項目的開展實施，將能全面降低生產操作人員的工作勞動強度，整體提高成品水分指標，保證產品質量，對企業產生巨大的經濟效益。

　　煙葉復烤是煙葉從農產品轉變到工業生產原料的一個重要加工過程，是煙草整體加工中非常重要的環節，　其主要目的在于調整煙葉水份達到防止霉變、排除塵士、凈化香氣、殺蟲滅菌、利于儲存發酵、保持煙葉色澤鮮艷和提高煙葉品質的目的。打葉復烤工藝中片煙復烤主要通過對打葉分離之后的煙葉片進行干燥、冷卻、回潮三道工序處理，使葉片的水分，溫度達到規定的工藝技術指標。所以片煙復烤是打葉復烤工藝過程中極其重要的環節。烤片機前后反饋水分控制技術在全國復烤行業中屬于首創，通過項目的開展實施，將能全面降低生產操作人員的工作勞動強度，整體提高成品水分指標，使水分均衡穩定，保證產品質量，對企業產生巨大的經濟效益。

　　二、國內外研究進展情況

　　（一）國內外研究情況：目前烤片機的控制方式是采用基本的PID分支小回環進行分段控制，干燥段有四個PID溫度控制環，冷卻段有一個PID溫度控制環，回潮段則有兩個PID溫度控制環和一個高壓水泵PID水分控制環。這也是目前國內復烤線的主要控制模式。

　　就理論上而言，PID調節是比較穩定可靠的控制方式，經過一定的反應時間，都能夠達到所需的設定值。按理整個烤片機干燥、冷卻和回潮三個復烤工藝段都應該是非常穩定的，但實際上，由于各區段的參數設定值都是操作工憑經驗給定的，而不同操作工的經驗、操作熟練程度及責任心不同，而且回潮段的加水加汽輔助噴射又全靠人工手動調節，這些人為因素就給控制帶來了不穩定性，都直接反映在復烤機出口處煙葉水分值不穩定。自動高壓泵的PID水分控制環雖能對出口水分起到一定的穩定作用，但控制較為滯后，而且高壓霧化噴嘴產生的霧化水顆粒較大、溫度低，易在煙葉表面形成水滴，從而影響到煙葉的品質。

　　另一方面，由于我國的煙葉是千家萬戶小規模種植的農產品，同時多等級、產地、大配方的加工模式實施，導致打葉復烤的煙葉原料極其復雜，同一加工批次的煙葉水分、品種、身份等影響到煙葉復烤加工的因素都是復雜的非線性變化，這些都是人工操作所難以掌握的，從而也都導致了烤機出口水分的不穩定性。

　　而復烤后煙葉的存儲和再發酵對水分、溫度是有特殊要求的，片煙質量的不穩定性會影響到卷煙工業對煙葉的使用性能，特別是水分含量，若過高則煙葉易發生霉變，過低則煙葉易碎，而且等級下降，經濟效益降低，這些都會造成煙葉原材料的損耗和浪費，給國家帶來巨大的經濟損失。在生產實際中，通過對內部烤片操作人員的管理，以及對其他復烤企業的走訪觀察，發現大多數責任心稍差的操作人員為了規避職業風險，都讓烤機出口水分在低限波動，因而這就迫切需要創新性地開發出一套烤機水分智能控制系統，減小復烤工藝過程的人為因素，提高復烤片煙產品質量的穩定性。

　　國內的大多復烤企業對烤片機的水分控制，大都采用采用人工進行調整和控制，主要是依據現場的監視測量裝置和質檢所取得的數據值，與要求值進行對比，通過人工對閥門開度的調節，來調整汽、水流量的大小，通過調控煙葉吸收的水分值的多少，來實現對煙葉水分值的修訂（增加減少），滿足工藝質量的要求。

　　采用人工操作控制系統，在實際生產過程中操作人員要根據物料情況及出口水分情況實時調節手動調節閥門的開度，因而操作頻繁，操作強度大，同時又要人工感知烤片機出口的片煙水分值，確定水分值的多少，來進行汽、水量的調控，因而從事設備的操作人員，需要具有相應的素質和一定技能、資質，責任心強的能力綜合操作人員，才能滿足和適應此項操作工作。為了降低設備操作中的工作強度，提升產品質量，實現對煙葉水分的精準控制，國內一些廠家進行了相應的技術改造，其主要就是根據物料情況及出口水分，依據設定值來對回潮區的閥門開度進行調整，通過氣動調節，實現汽、水的流量調整，完成對出口水分的控制，因受進口物料流量和水分波動量的影響，為了及時達到設定水分值，必然會造成閥門開閉頻繁，汽水比需要頻繁調整，無法對煙葉的水分實現精準控制，煙葉水分會出現忽高忽低的情況，必將會對產品質量造成嚴重的影響。為了改變人為因素對產品質量的影響，

　　保證產品質量的均勻穩定，針對復烤企業專業技能人員、復合性人員少的情況，實現烤片機水分的智能化精準控制，降低生產勞動強度和企業的生產運行成本，在保障復烤企業的利益前提下，兼顧兩煙利益，合理設置煙葉的水分，穩定產品質量，是復烤企業實現長期持續發展，創建國內一流復烤企業的奮斗目標，也是實現卷煙上水平的重要發展途徑之一。

　　實現烤片成品水分的智能控制，穩定產品質量，降低生產勞動強度，減少企業生產過程中的成本費用，實際對產品的過程的精準控制，從而達到產品的結果控制，是國內外復烤企業智能控制的今后發展的重要方向之一。

　　因水分前饋加后反饋雙循環PID控制系統中，要引入來料流量、水分及涼房水分，因來料的流量不均勻、不衡定，來料的水分也不穩定，來料的流量和水分波動性大，為達到設定的片煙水分值，控制系統必然要依據來料的流量和水分、涼房水分，出口水分，調整閥門的開度，來進行加水量的增減，進行相應補償，控制加水量的閥門必然要開啟、關閉頻繁，造成加水量突大、突小，使實際的片煙水分與設定值偏差較大，同時也造成噴嘴的霧化效果差，煙葉上潮帶水嚴重，影響了產品的質量和安全。　

　　由于整個烤片機煙葉復烤過程的復雜性，建立嚴格的機理模型難度非常大，而一般對于先進控制來說，不知道被控對象的模型是無法實施先進控制策略的。煙葉復烤出口水分控制系統最終的改造目的是實現整條生產線的全自動控制，正常工況下，操作人員根據加工煙葉的品種和等級選擇一組參數后，由控制系統實施復烤機出口水分自全動控制，考慮到整個項目的復雜性，首先我們針對目前復烤機出口水分控制的難點，先對烤片機回潮段煙葉出口水分的控制，在成功實施回潮段煙葉出口水分控制的基礎上，逐步實施烤片機干燥區、喂料機、進料口流量等，整個復烤機出口水分的全自動控制。　

　　（二）宣威復烤廠烤片機的現狀：目前我廠烤片機的控制方式是采用基本的PID分支小回環進行分段控制，就宣威復烤廠復烤生產線而言，烤機是昆船生產的仿普洛克特煙片復烤機，控制系統是目前國內自動化水平較高的生產線之一，入口配有電子流量秤和紅外水分儀，冷房和出口各配有1臺紅外水分儀，采用SIEMENS　S7-400PLC　控制模塊和PROFIBUS　DP總線網絡子站結構對烤機的生產進行控制，現場配置了操作站，同時建立了中央監控系統，對所有電機實現順序啟、停控制，干燥段有四個PID溫度控制環，冷卻段有一個PID溫度控制環，回潮段則有兩個PID溫度控制環和一個高壓水泵PID水分控制環，具備設備運行故障報警和機尾水分高低限報警功能。這也是目前國內復烤線的主要控制模式。

　　就理論上而言，PID調節是比較穩定可靠的控制方式，經過一定的反應時間，都能夠達到所需的設定值。按理整個烤片機干燥、冷卻和回潮三個復烤工藝段都應該是非常穩定的，但實際上，由于各區段的參數設定值都是操作工憑經驗給定的，而不同操作工的經驗、操作熟練程度及責任心不同，而且回潮段的加水加汽輔助噴射又全靠人工手動調節，這些人為因素就給控制帶來了不穩定性，都直接反映在復烤機出口處煙葉水分值不穩定。自動高壓泵的PID水分控制環雖能對出口水分起到一定的穩定作用，但控制較為滯后，而且高壓霧化噴嘴產生的霧化水顆粒較大、溫度低，易在煙葉表面形成水滴，從而影響到煙葉的品質。

　　另一方面，由于我國的煙葉是千家萬戶小規模種植的農產品，大配方、多等級、多產地配打導致打葉復烤的煙葉原料極其復雜，同一加工批次的煙葉水分、品種、身份等影響到煙葉復烤加工的因素都是復雜的非線性變化，這些都是人工操作所難以掌握的，從而也都導致了烤機出口水分的不穩定性。

　　而復烤后煙葉的存儲和再發酵對水分、溫度是有特殊要求的，片煙質量的不穩定性會影響到卷煙工業對煙葉的使用性能，特別是水分含量，若過高則煙葉易發生霉變，過低則煙葉易碎，而且等級下降，經濟效益降低，這些都會造成煙葉原材料的損耗和浪費，給國家帶來巨大的經濟損失。在生產實際中，通過我對內部烤片操作人員的管理，以及對其他復烤企業的走訪觀察，發現大多數責任心稍差的操作人員為了規避職業風險，都讓烤機出口水分在低限波動，因而這就迫切需要創新性地開發出一套烤機水分智能控制系統，減小復烤工藝過程的人為因素，提高復烤片煙產品質