[发明专利]基于串级PID的颗粒水分智能控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于串级PID的颗粒水分智能控制系统及其控制方法，该系统是在入口水分仪后依次串联有PID主控制器、补偿器、微波加热时间调节器、温度串级PID控制器、微波加热功率调节器、铺料厚度串级PID控制器、铺料厚度调节挡板、出口水分仪后再与含水率变送器相并联构成含水率反馈回路；在温度串级PID控制器与铺料厚度串级PID控制器之间再并联有温度变送器，以形成温度反馈回路；在铺料厚度串级PID控制器与铺料厚度调节挡板之间再并联有铺料厚度变送器，以形成温度反馈回路。本发明能提高微波干燥工艺的颗粒含水率控制能力，快速减小颗粒含水率数值误差，稳定含水率波动范围，消除含水率控制滞后性。

技术领域

本发明涉及一种应用于新型烟草制品加热卷烟用颗粒微波干燥工艺的水分智能控制系统，尤其是一种基于串级PID的水分智能控制系统及其控制方法。

背景技术

颗粒型加热卷烟是中国烟草在新型烟草制品领域的独创产品。颗粒型加热卷烟的释烟颗粒(包括烟草颗粒和非烟草颗粒)在造粒工艺完成后，需要经过干燥工艺处理，才能进行后续烟支灌装成型和包装成品环节。

微波干燥具有批量化、连续生产及最大程度保留颗粒本香物质的优势，是颗粒型加热卷烟用颗粒的较优干燥工艺。在颗粒微波干燥工艺中，含水率的控制水平高低严重影响颗粒型加热卷烟产品的质量。现有颗粒微波干燥机大多数采用开环控制系统，更多依赖操作人员的生产实际经验进行手动控制，同时存在水分控制能力差、产品含水率波动大、人为控制滞后、控制精度低、抑制供电电压变化及负载扰动能力差等问题。其中影响颗粒含水率控制主要是由于颗粒表面温度波动、铺料厚度变化及人工操作误差等因素。

发明内容

为解决现有微波干燥机控制系统存在的问题，本发明提供了一种基于串级PID的颗粒水分智能控制系统及其控制方法，以期能提高微波干燥工艺的颗粒含水率控制能力，快速减小颗粒含水率数值误差，稳定含水率波动范围，消除含水率控制滞后性；并降低人工操作不及时、不精确等因素影响。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于串级PID的颗粒水分智能控制系统的特点是应用于加热卷烟用颗粒微波干燥工艺中，并在入口水分仪后串联第一级闭环负反馈回路；

所述第一闭环负反馈回路是依次串联有PID主控制器、补偿器、微波加热时间调节器、温度串级PID控制器、微波加热功率调节器、铺料厚度串级PID控制器、铺料厚度调节挡板、出口水分仪形成含水率主控制回路后再与含水率变送器相并联构成含水率反馈回路；

在所述温度串级PID控制器与铺料厚度串级PID控制器之间再并联有温度变送器，以形成第二级闭环负反馈回路并作为温度反馈回路；

在所述铺料厚度串级PID控制器与铺料厚度调节挡板之间再并联有铺料厚度变送器，以形成第三级闭环负反馈回路并作为铺料厚度反馈回路。

本发明所述的基于串级PID的颗粒水分智能控制系统的控制方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、利用入口水分仪测量微波干燥设备中颗粒的当前水分值，并判断当前水分值是否达到所设定的目标含水率范围；若达到，则微波干燥设备按照当前水分值进行干燥处理，否则，定义当前循环次数为i，并初始化i＝1；将当前水分值作为初始水分值PV_i-1后，执行步骤2；

步骤2、所述含水率主控制回路根据入口水分仪所测量的初始水分值PV_i-1进行处理，得到第i次循环出口水分实际值PV₁ⁱ并经过所述含水率变送器传递给所述PID主控制器；