烟叶烤房自动化控制技术探讨

2008-07-21来源:潍坊市局(公司)作者:王俊峰、郭广明
      烘烤是烟叶生产的关键环节之一。这个环节由于技术比较复杂,一直是烟叶生产中技术操作要求最高、劳动强度最大的环节。烟叶烤房自动化控制技术通过数字自控设备对烘烤全过程进行实时控制,实现智能化烘烤,可以有效降低烟农的劳动强度,提高烟叶烘烤水平。下面,笔者就国内烟叶烤房自动化控制技术的发展、原理、存在的问题和解决方法等内容,与大家进行探讨。

国内烟叶烤房自动化控制技术的发展

      20世纪90年代,我国开始逐步发展烟叶烘烤自动化控制技术。目前来看,国内烟叶烤房自动化控制设备根据自主开发程度和应用发展,大致可以分为全面引进、自主研发和自主创新三个阶段。
      1.全面引进阶段
      20世纪90年代,河南、云南、山东等省分别从日本、美国、加拿大等国家和地区引进了多种规格、型号的密集型自动化控制成品烤房,由此开始了国内烟叶自动化烘烤设备的初步应用。这个阶段的最大特点是国内尚没有针对烟叶烘烤进行相应的技术开发,所用烟叶自动化烘烤设备全部从国外引进,成本较高,应用规模较小。
      2.自主研发阶段
      21世纪初,针对当时国内烟叶种植以烟农单家单户种植、面积一般在10亩以下的实际,福建、云南、河南、山东等地相继开发出了温湿度自动化控制烘烤设备,并在实际烘烤过程中得到应用和推广。这个阶段的烘烤设备主要以半自动化控制设备为主,烤房的温湿度控制实现了全自动化,但燃料添加工作仍需要人工完成。从此,国内烟叶自动化烘烤设备的研发进入一个蓬勃发展的时期。
      3.自主创新阶段
      2005年以来,随着现代烟草农业的大力推进,烟叶规模化种植迅速发展,国内开始出现烟叶农场和种烟大户,烘烤能力在30亩以上的密集型烤房迅速得到推广和应用。
    在这一阶段,国内相关厂家的技术研发力量不断增强,小型烤房自动化控制设备的推广应用全面展开,大型烤房专用自动化控制设备特别是带烤房燃料自动添加系统的自动化烘烤设备研制成功。全自动化控制的密集型烤房开始在一些烟叶产区得到大范围推广应用,并取得了良好效果。

烟叶烤房自动化控制技术的原理

      目前的烤房自动化控制系统一般由主控制器、温湿度传感器、执行机构组成。执行机构由冷风门、助燃门、回风板、烟囱闸刀组成。自动化烘烤设备采用三段式烘烤工艺,根据用户设定的烟叶烘烤参数或系统存储的专家参数,通过控制风机、风门、阻风板等设备,使烤房内的温度和湿度达到烟叶烘烤过程专家曲线的状态或用户设定的数值,从而实现烟叶的精确自动化烘烤。
      烘烤模式采用成熟的三段式烘烤工艺,整个烘烤过程共分五大段十个小段,在十个小段中有五个升温段和五个恒温段。控制过程一般采用模糊控制理论,主控制器针对烘烤过程中的温度、湿度偏差进行模糊控制,控制效果较好。

存在的问题与解决办法

      由于受使用环境及使用者自身素质的影响,部分烤房自动化控制设备在使用过程中会出现一些问题,从而影响使用效果,需要加以改进。主要表现在以下几个方面:
      1.设备的可靠性和一致性较差,影响了烟农的使用积极性
      通过调查发现,自动化烘烤设备发生故障主要是受到雷电、电磁、静电等影响。解决这一难题要着重做到以下几点:一是增强设备的防雷能力,这是保持烤房设备稳定的重要措施。二是增强设备的防脉冲群干扰能力。三是增强设备的防静电能力,设计严格的接地设施是保证烤房设备不受静电影响的保障。
      2.设备的操作步骤比较繁琐,影响了烟农对自动化控制设备有关技术的全面掌握
      目前我国烟农特别是司炉员的年龄普遍偏大,文化程度和知识水平较低,而现有的烤房自动化控制设备大都存在操作步骤比较繁琐的问题,没有充分考虑到烟农的年龄层次和知识结构。要解决这一问题,需要在设计上进行相应的改进,充分考虑使用者的实际情况。一是最好能实现设备的一键式操作,操作面板标注清晰、简单。二是最好能实现手动和自动操作相结合,充分尊重烟农的使用习惯。三是最好能实现语音报警提示,使设备的使用更加直观和人性化。四是最好能实现烤房群的集中监控,进一步减轻操作的复杂性,提高使用的便利度。
      3.部分设备价格偏高,影响了烟农购买和使用的积极性
      从目前来看,相对于我国烟农的经济条件来说,烤房自动化控制设备的价格仍然偏高。因此,在保证自控设备质量的情况下,降低成本是自动化控制设备发展的重中之重。在这方面,一是要实现产品的多样化,使烤房自动化控制设备得到全面推广。二是要为烟农提供周到细致的服务,并在稳定产品性能、降低产品价格和完善产品服务方面下功夫。三是要紧跟烟叶烘烤技术的发展,积极适应和推动新式烤房的创新和完善,使烟叶自动化烘烤设备在促进现代烟草农业发展的过程中发挥越来越大的作用。

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