一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統及其方法與流程

2023-06-13 23:44:31

本發明屬於菸草控制領域，尤其涉及一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統及其方法。

背景技術：

菸草平衡是將卷制後的菸草放置在密閉的平衡間內，進行自然陳化，平衡水分，去除雜氣，提升吸食品質的過程。現有的陳化技術是將卷制好的菸草放置在恆溫恆溼的平衡間內，達到工藝要求的陳化時間，以保證陳化質量。因此，菸草平衡間的溫溼度是陳化工序的關鍵指標，具有較高的精度要求。

菸草平衡間的溫溼度控制現有方法是採用PID控制，利用安裝在平衡間內的溫溼度檢測器測量實際溫溼度，與工藝要求的設定值(範圍)進行比較，進而控制空調製冷、加溼器加溼，並控制排風系統除溼。菸草陳化是發酵生熱的過程，因此不需要加熱器。由於工藝指標具有較高的精確度和PID控制系統的時滯性，檢測器檢測到的溫溼度上傳到控制器，再到控制器與工藝設定值比較後，根據計算值驅動執行機構進行調節，而平衡間此時的溫溼度與控制器計算輸入的溫溼度具有一定的時差，因此會造成平衡間溫溼度較大的波動，難以滿足工藝指標範圍要求。

菸草平衡間的溫度是通過菸草發酵生熱和新風、製冷調節的，發酵生熱是一個緩慢的過程，因此實現恆溫是相對容易的。由於每個班次往平衡間輸送溼度較大的煙支，導致溼度給定波動較大。菸草原料均是手工處理的，因此不同批次菸草的含水率波動較大，也增大了平衡間溼度控制難度。

技術實現要素：

為了解決現有技術的缺點，本發明的第一目的是提供一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統。

本發明的一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統，包括：

至少四個溫溼度檢測器，分別安裝在菸草平衡間內的四個側壁的預設高度處，這些溫溼度檢測器按照預設採集周期採集菸草平衡間的溫溼度並傳送至控制器內；

控制器，其用於分別將相應溫溼度檢測器在預設時間段內傳送來的溫溼度信息求取平均後作為各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值，再將各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值累加後求取的平均值作為菸草平衡間的實時溫溼度值；

所述控制器還用於將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較，進而控制空調系統、排風扇和加溼系統的啟停以及通風閥門的開度來實現菸草平衡間的恆溫恆溼。

所述控制器還用於判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與工藝溫度設定值兩者大小，實際溫度值高於設定溫度，則開啟製冷系統，實施降溫；直到實際溫度值低於設定溫度時，則關閉製冷系統。以此保證房間實際溫度在設定溫度的工藝要求範圍內波動。

所述控制器還用於當判斷出菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值大於工藝溫度設定值，需要製冷降溫時，再讀取車間外的實際溫度，當車間外溫度小於13度、節能功能又開啟時，則開啟通風機和新風閥，引入室外冷空氣來實施製冷，否則，開啟空調製冷。從而達到節能的目的。

所述控制器還用於判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溼度值與工藝溼度設定值兩者大小，當實時溼度值大於工藝設定溼度的上限，則啟動排風機，實施排潮，使得房間實時溼度快速回到工藝設定範圍內。

啟動排風扇後，所述控制器還用於計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半，以縮短控制系統的反應時間，防止溼度因控制系統反應慢超出上下限。

所述控制器還用於當菸草平衡間的實時溼度值下降到接近工藝溼度設定值下限時，啟動加溼器加溼，其中，設定加溼功率變比可以調節加溼的快慢，保證實時溼度迅速回升，不超出下限。

啟動加溼器後，所述控制器還用於計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半，以縮短控制系統的反應時間，防止溼度因控制系統反應慢超出上下限。

本發明的第二目的是提供一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的控制方法。

本發明的一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的控制方法，包括：

溫溼度檢測器按照預設採集周期採集菸草平衡間的溫溼度並傳送至控制器內；

控制器分別將相應溫溼度檢測器在預設時間段內傳送來的溫溼度信息求取平均後作為各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值，再將各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值累加後求取的平均值作為菸草平衡間的實時溫溼度值；

控制器還將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較，進而控制空調系統、排風扇和加溼系統的啟停以及通風閥門的開度來實現菸草平衡間的恆溫恆溼。

該方法還包括：控制器判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與工藝溫度設定值兩者大小，若前者不大於後者，則關閉空調系統；否則，再求取菸草平衡間的實時溫度值與室外溫度之差，若兩者差值大於預設閾值，則控制器輸出控制信號至通風閥門來實現新風通入，若兩者差值不大於預設閾值，開啟空調系統製冷。

該方法還包括：控制器判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溼度值與工藝溼度設定值兩者大小，若前者大於後者，則啟動排風機；啟動排風扇後，控制器計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半；

若菸草平衡間的實時溼度值不大於工藝溼度設定值，則設定溼度功率變比，啟動加溼器；啟動加溼器後，控制器計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半。

本發明的有益效果為：

1、本發明將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較，進而控制空調系統、排風扇和加溼系統的啟停以及通風閥門的開度來實現菸草平衡間的恆溫恆溼。

2、本發明通過判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與工藝溫度設定值兩者大小，實際溫度值高於設定溫度，則開啟製冷系統，實施降溫；直到實際溫度值低於設定溫度時，則關閉製冷系統。以此保證房間實際溫度在設定溫度的工藝要求範圍內波動保證了平衡間溫度在工藝設定溫度範圍內波動，不超越工藝要求的溫度上下限。

3、本發明在冬天室外溫度較低時，引入室外新風製冷，從而達到節能的目的。

附圖說明

圖1是菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的溫度控制原理圖；

圖2是菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的溼度控制原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明：

本發明的一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統，包括：至少四個溫溼度檢測器，溫溼度檢測器與控制器相連，控制器分別與空調系統、排風扇、加溼系統和通風閥門相連。

其中，空調系統、排風扇、加溼系統和通風閥門均是現有結構，此處將不再累述。

(1)至少四個溫溼度檢測器，分別安裝在菸草平衡間內的四個側壁的預設高度處，這些溫溼度檢測器按照預設採集周期採集菸草平衡間的溫溼度並傳送至控制器內。

溫溼度檢測器是溫溼度傳感器，其測量溫度範圍為-5℃～+55℃，測量精度±0.1℃，測量溼度範圍為0～95％rh，測量精度為±1.8％rh，具有防腐抗塵鍍膜溼敏元件，4～20mA輸出信號。

(2)控制器，其用於分別將相應溫溼度檢測器在預設時間段內傳送來的溫溼度信息求取平均後作為各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值，再將各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值累加後求取的平均值作為菸草平衡間的實時溫溼度值；

控制器還用於將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較，進而控制空調系統、排風扇和加溼系統的啟停以及通風閥門的開度來實現菸草平衡間的恆溫恆溼。

控制器可以採用西門子S7-300PLC，以實現溫度、溼度等模擬信號的採集、傳輸和控制。控制器還可以採用其他現有型號的單片機或可編程邏輯晶片來實現。

本發明的菸草平衡間的具體實施例參數如下：

工藝變頻恆溫恆溼空調機組溫度範圍為16℃～32℃，溫度控制精度要求達到±1℃，溫度要求控制範圍為21±1℃，溼度要求控制範圍為60％～70％。

具體地，

(1)數據採集部分：

例如：平衡間內的四個側壁上各安裝1個溫溼度檢測器，其安裝高度可以按照實際情形取平衡間高度的中間值1.4～1.7米。本實施例中，溫溼度檢測器以20次採樣的平均值作為該點的實際值，再將4個數值平均作為平衡間的實時溫溼度值，作為控制的主要依據。

其中，溫溼度檢測器20次採樣的溫度值為：t1、t2、……、t20；溫溼度檢測器20次採樣的溼度值為：h1、h2、……、h20。

在具體實施過程中，當加溼系統未啟動，溼度檢測值在1小時內上升大於20％，則認為是有新生產煙支進入，將數據採集周期縮短一半，以提高數據採集準確性。

為了提高數據採集準確性，當加溼系統未啟動，溼度檢測值在其他預設時間段內上升大於其他預設百分比，則認為是有新生產煙支進入，將數據採集周期縮短一半。

(2)溫度控制：

如圖1所示，控制器判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與工藝溫度設定值兩者大小，若前者不大於後者，則關閉空調系統。

當判斷出菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與大於工藝溫度設定值時，再求取菸草平衡間的實時溫度值與室外溫度之差，若兩者差值大於預設閾值，則控制器輸出控制信號至通風閥門來實現新風通入，否則，開啟空調系統製冷。

取菸草平衡間的實時溫度值與室外溫度之差的預設閾值以5℃為例：

為實現節能，當室外溫度低於平衡間室內溫度5℃以上時，控制器輸出控制信號至通風閥門來實現新風通入，選擇新風降溫。

(3)溼度控制：

如圖2所示，控制器判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溼度值與工藝溼度設定值兩者大小，若前者大於後者，則啟動排風機。

啟動排風扇後，計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半。

當菸草平衡間的實時溼度值不大於工藝溼度設定值時，設定溼度功率變比，啟動加溼器。

啟動加溼器後，所述控制器還用於計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半。

下面還是以四個溫溼度檢測器為例來說明本發明的一種菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的控制原理。

具體地：本發明的菸草平衡間的恆溫恆溼控制系統的控制原理為：

四個溫溼度檢測器分別按照預設採集周期採集菸草平衡間的溫溼度並傳送至控制器內進行處理；

控制器對接收到的信號處理過程如下：

將相應溫溼度檢測器在預設時間段內傳送來的溫溼度信息求取平均後作為各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值，再將各自溫溼度檢測器檢測到的溫溼度實際值累加後求取的平均值作為菸草平衡間的實時溫溼度值；

將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較，進而控制空調系統、排風扇和加溼系統的啟停以及通風閥門的開度來實現菸草平衡間的恆溫恆溼。

具體地，控制器將求取的菸草平衡間的實時溫溼度值分別與相應工藝溫度設定值和工藝溼度設定值進行比較過程如下：

(1)判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溫度值與工藝溫度設定值兩者大小，若前者不大於後者，則關閉空調系統；

否則，再求取菸草平衡間的實時溫度值與室外溫度之差，若兩者差值大於預設閾值，則控制器輸出控制信號至通風閥門來實現新風通入，若兩者差值不大於預設閾值，開啟空調系統製冷。

(2)判斷求取的菸草平衡間的實時溫溼度值中的實時溼度值與工藝溼度設定值兩者大小，若前者大於後者，則啟動排風機；啟動排風扇後，控制器計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半。

若菸草平衡間的實時溼度值不大於工藝溼度設定值，則設定溼度功率變比，啟動加溼器；啟動加溼器後，控制器計算在預設時間段內實時溼度值上升是否大於預設百分比，若是，則判定有新菸草進入菸草平衡間，將溫溼度檢測器的採集周期縮短一半。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。