山东烟叶复烤有限公司潍坊复烤厂 261051
摘要：烟草烘烤过程的参数控制对于烟叶的最终质量具有直接的影响。对烤烟过程中的温度等参数指标进行有效地实时监测可以有效的保证烤烟过程的科学控制，从而提升烟叶的质量。本文对实时测量技术进行分析介绍，从软件、硬件及最终的标定实验方面进行详细的介绍，可以为相关技术的引进和使用提供参考。
关键词：烤烟 温度 实时测量 控制
1引言
随着人们生活水平的不断提升，人们对于香烟的品质要求也越来越严格。烤烟是烟草生产过程中的重要技术，烤烟的质量直接影响着最终香烟产品的品质。在烤烟过程中，烤烟的温度、湿度按照规定烤烟的工艺进行操作，才能使得烤出的烟叶“色、香、味”俱佳。现阶段的密集烟叶烤房中，内部气流变换复杂，环境温度和烟叶表面必然存在一定的温度差，这也导致了测量原理上的误差，并且温度的控制采取的传统的人工调节方式，不仅耗费大量的人力，还容易出现因温度调节误差影响烟叶烤制质量问题。本文主要对烟叶烘烤过程中的温度自动化控制技术进行分析介绍，对相关的软硬件内容进行分析。在此基础之上结合本单位的实际情况，着重对烘烤过程中的温度控制进行分析，精确控制，以提升烤烟品质。
2技术指标及控制原理
对烤烟过程进行温湿度控制过程中，主要的控制指标有如下：
(1)环境温度：量程0-120℃，测量误差±0.3℃。
(2)叶片温度：量程0-120℃，测量误差±0.3℃。
测量原理：
烤烟房内烟片温度选用WZPM-112铂热电阻传感器，施行三线制接线，该传感器能够将烤烟区不同部位的温度测量信号，由屏蔽电缆直接传输到模拟信号模块中进行模拟数字信号的转换，与来自控制阀门开关大小的气动执行机构输出的信号，经PLC计算控制输出，形成闭环反馈，经现场总线PROFIBUS传输，从而达到远程温度调节的应用和测量高精度的目的，保证了烟片温度测量数据的有效参考价值。
3实时测量系统硬件设计技术
硬件电路主要分为四个部分：烟叶表面温度远端测量、信号模块、处理模块，和执行器机构。
烟叶表面温度远端测量
温度传感器一般有热电偶和热电阻，热电偶造价便宜，一般用于-200℃-2000℃的温度检测，但热电偶使用时必须设置恒温的终端，且其较难满足精度不超过0.5的要求。热电阻测量准确度高、满足不同环境安装需求、测温范围广、灵敏度高。热电阻根据材料的不同可分为很多种类，其中以铂电阻性能最佳。铂电阻传感器以高纯度铂丝作为感温元件，质地柔软，能够实现柔性折弯的安装环境且测量精度高。因此，采取铂电阻进行表面温度的测量。
信号模块、处理模块
高温环境下烤房内情况复杂，温度会受到烤区内风机进风口或出风口风速的影响，传统的远传温度表等传感器在使用时存在一定的缺陷，无法实现远程调节,不够直观，并且管径内的膨胀气体受季节等外部环境的影响大，测量误差大，管径易断，影响生产操作的进行,提高生产成本。本文选用了铂热电阻传感器,现场执行机构再加上信号模数转换电路经过PROFIBUS网络传输，实现远程智能数字化控制,其信号放大电路和 A/D 转换器，模块都集成到信号屏蔽良好的电控柜中，省去了测量信号受干扰的因素，方便操作，精度可控，界面直观。
模数转换电路采用的是连续自校准模数转换器ADS1100， 它以串行的方式将信号送入PLC程序，每一个烤烟区建立一个子站程序，能实现多个烤区的同时操作和控制，每一个子站程序对应着不同部位的执行机构，模块输出的数字信号经信号转换模块后反馈给现场执行机构，从而实现远程操作，该转换器可以自动关闭自身电源以减少系统在空闲周期的电流消耗。从占用空间、功耗以及分辨率等方面分析，ADS1100 满足了电路硬件设计的要求。
过程现场总线采用FROFIBUS
考虑到该数据总线能够直接连接现场测量传感器、执行机构、传动装置等现场信号的采集和监控，并且只用两条进出信号屏蔽电缆，代替了传统的大量传输电缆，节省成本费用，也节省施工调试，以及后续维护保养的时间和费用，该数据总线具有处理能力强、传输速度快等优点，满足自动化控制的要求。
电源模块和显示模块
电源模块主要用于为相应的硬件设备提供必要的应用电源，针对设备的不同，提供的电源能级也有区别。一般情况下，电源模块安装了内置锂电池可以保证停电后仪器的正常工作。显示模块采用智能模糊控制模块，实现现场人机手、自互换的工作模式。
储存模块
烟叶烘烤流程需经过干燥区域、冷却区域、回潮区域，此过程中温度的记录因区域的不同而不同。为避免掉电后的数据丢失，选用数据储存器24LC515，具有非常大的存储空间。以实际测量的数据进行对比检测，可以连续记录1年以上，而且有专门的写保护功能，可以在断电的情况下保持数据不丢失。
4 标定实验与数据处理
根据设计指标的需要，测量的烤烟区温度的范围为 0~120℃。
按照上述的软硬件设备对测控系统进行标定实验，以确认测控系统的精度和有效性。表面温度标定实验，将Pt电阻和测量精度在±0.01℃的测温仪探头一同放入恒温水箱中，以对比读取两者稳定后的温度数值。调节水箱内的水温，持续观察两个测量点的温度差异。见表1。其中参数值为测温仪数据，实际测量值为Pt电阻测量值。通过表1看出，热电阻Pt测温方式可以满足实际要求，
表1 其中一个区域温度数据
5结语
烤烟设备温度实时测量控制技术可以促使烟草发展向着数据化和专业化的方向不断发展，通过仪器对于烤烟房中叶片温度和环境温度等主要指标进行实时的监控，可以更好的控制烤烟房的数据指标，保证烤烟的质量。在本文标定实验中，温度测控数据具有很高的精度，以满足设计要求。烤烟房参数的实时监测必定会给烤烟工艺和烟草质量提供较大的便利性和快捷性。
参考文献
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论文作者:赵红玲
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/22
标签：烤烟论文; 测量论文; 温度论文; 烟叶论文; 信号论文; 模块论文; 热电阻论文; 《科技新时代》2018年8期论文;