基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置，属于烟草工业制丝生产过程中根据环境粉尘浓度的变化能自动调节除尘管道碟阀开度以净化空气的装置，该装置由S7‑300 PLC PS307电源模块（1）、CPU313模块（2）、SM332模拟量输出模块（3）、SM331模拟量输入模块（4）、粉尘传感器（5）和电动蝶阀（6）等组成。通过S7‑300 PLC对粉尘传感器的检测值和环境所允许的空气洁净度标准值之间的差值E和差值变化率EC进行模糊化、模糊推理和反模糊化处理后，求出控制量去控制电动蝶阀开度的大小，从而实现根据粉尘浓度的变化自动调节负压通风量来防止粉尘外溢，确保环境空气含尘浓度控制在国家标准许可的范围内。该装置填补了除尘管道碟阀开度无法进行自动调节问题的空白，也可推广应用于其它类似工况的设备。
【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置
基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置，属于烟草工业制丝生产过程中根据环境粉尘浓度的变化能自动调节除尘管道碟阀开度以净化环境空气的装置，填补了烟草工业制丝生产过程中环境粉尘浓度变化时无法自动调节除尘管道碟阀开度问题的空白，也可推广应用于其它类似工况的设备。
技术介绍
在烟草工业制丝生产工艺过程中，烟叶经松散回潮、润叶加料和贮叶等工序处理后，进入切叶丝工序。切丝设备及其除尘装置（原有技术）示意图，如图1所示，主要由振动输送机Ⅰ（1）、切丝机Ⅰ（2）、切丝机Ⅱ（3）、振动输送机Ⅱ（4）、吸尘罩（5）、除尘管道（6）、手动蝶阀（7）和带式输送机（8）等组成。吸尘罩（5）安装在振动输送机Ⅱ（4）出口的上方，吸尘罩（5）由除尘管道（6）连接到除尘设备上。在吸尘罩（5）上方的除尘管道（6）中间安装了手动蝶阀（7）用来调节除尘管道（6）的负压通风量。叶片首先进入切丝机Ⅰ（2）或切丝机Ⅱ（3）进行切丝，在切烟丝过程中，由于烟叶水分的不稳定性和切丝工艺参数的不同，切出的烟丝存在不同程度的造碎而形成细末。切出的烟丝进入到底部的振动输送机Ⅰ（1）和振动输送机Ⅱ（4），在振槽的振动下将烟丝在槽体内沿输送方向做连续抛掷运动，从而使物料向前移动，同时也使细末上下抛洒，在振动输送机出口处造碎细末到处飞扬，造成粉尘污染。在负压通风的作用下，利用吸尘罩（5）收集粉尘，再由除尘管道（6）将粉尘吸到除尘房除尘设备中，以实现除尘净化空气。除尘后的烟丝从振动输送机Ⅱ（4）出口输送到带式输送机（8）或下一道工序。但是环境除尘效果的好坏取决于吸尘通风量的大小，而通风量的大小由手动蝶阀（7）的开度来控制。当环境中粉尘较多时，将手动蝶阀（7）的开度调大；当环境中粉尘较少时，将手动蝶阀（7）的开度调小。以上的这种模式存在一定的弊端，在实际生产过程中，现场操作人员不可能时刻关注粉尘浓度的多少和手动蝶阀（7）的开度，往往根据经验设定一个合适的蝶阀开度来满足环境除尘的需求。如果开度设置过大，一方面造成负压资源的浪费，另一方面甚至会使部分较细烟丝吸到除尘管道中；如果开度设置过小，粉尘不能完全被吸走，达不到环境除尘的目的。为此，针对目前除尘管道蝶阀调节存在的上述弊端设计一套基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置，在环境粉尘浓度发生变化时能及时模拟人的思维自动调整蝶阀的开度，以减少粉尘对生产环境的污染，确保粉尘污染控制在国家标准许可的范围内。
技术实现思路
本技术的目的是通过设计一种基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置来弥补除尘管道因缺少必要的碟阀开度自动调节装置而在环境粉尘浓度发生变化时无法自动调节蝶阀开度的弊端，以实现能根据环境粉尘浓度的变化自动调节除尘管道碟阀开度从而调节负压通风量来防止吸尘罩附近的粉尘外溢，确保环境空气含尘浓度控制在国家标准许可的范围内。本技术通过如下技术方案来实现：一种基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置由S7-300PLCPS307电源模块、CPU313模块、SM332模拟量输出模块、SM331模拟量输入模块、粉尘传感器和电动蝶阀组成，其特征在于：①粉尘传感器安装在振动输送机振槽出口吸尘罩附近，用来检测粉尘浓度；②根据模糊控制规则自动调节阀门开度以调整负压通风量；③粉尘传感器的信号输出“＋”端子连接到SM331模拟量输入模块CH0通道的“M0＋”端子；粉尘传感器的信号输出“－”端子连接到SM331模拟量输入模块CH0通道的“M0－”端子；④SM332模拟量输出模块CH0通道的信号输出“QV0”端子连接到电动蝶阀的信号输入“＋”端子；SM332模拟量输出模块CH0通道的信号输出“MANA”端子连接到电动蝶阀的信号输入“－”端子。利用粉尘传感器来检测振动输送机振槽出口处的粉尘浓度，通过S7-300PLC对粉尘传感器输出的粉尘浓度信号值与环境所允许的空气洁净度标准设定值进行比较，首先计算出粉尘浓度的偏差E和粉尘浓度偏差变化率EC，然后对偏差E和偏差变化率EC进行模糊化处理，然后再根据模糊规则进行模糊推理，对推理的结果进行反模糊化，最后求出控制量u去控制电动蝶阀开度的大小，从而实现根据粉尘浓度的变化自动调节负压通风量来防止吸尘罩附近的粉尘外溢，确保环境空气含尘浓度控制在国家标准许可的范围内。本技术模糊控制结构原理框图，如图2所示。这样，当粉尘多时，粉尘传感器检测到的粉尘浓度值与环境所允许的空气洁净度标准值之间的差值大，S7-300PLC通过模糊推理得出蝶阀的开度值，控制电动蝶阀将阀门的开度调大；当粉尘少时，粉尘传感器检测到的粉尘浓度值与环境所允许的空气洁净度标准值之间的差值小，S7-300PLC通过模糊推理得出蝶阀的开度值，控制电动蝶阀将阀门的开度调小。由此从根本上解决了除尘管道因缺少必要的碟阀开度自动调节装置而在环境粉尘浓度发生变化时无法自动调节蝶阀开度的弊端。附图说明图1是切丝设备及其除尘装置（原有技术）示意图；图2是本技术模糊控制结构原理框图；图3是本技术电气原理图；图4是PLC程序流程图。图1中1为振动输送机Ⅰ，2为切丝机Ⅰ，3为切丝机Ⅱ，4为振动输送机Ⅱ，5为吸尘罩，6为除尘管道，7为手动蝶阀，8为带式输送机。图3中1为S7-300PLCPS307电源模块，2为CPU313模块，3为SM332模拟量输出模块，4为SM331模拟量输入模块，5为粉尘传感器，6为电动蝶阀。具体实施方式现就附图对本技术作进一步说明，基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置由S7-300PLCPS307电源模块（1）、CPU313模块（2）、SM332模拟量输出模块（3）、SM331模拟量输入模块（4）、粉尘传感器（5）和电动蝶阀（6）组成，本技术电气原理图，如图3所示。其工作过程如下：安装在振动输送机振槽出口吸尘罩附近的粉尘传感器（5）输出0-5V的直流电压信号。首先，SM331模拟量输入模块（4）将该信号转换成0-27648的整形数，在程序中调用FC105将该值转换成0~8.8千粒/升的粉尘浓度值。然后，S7-300PLC对粉尘浓度信号值与环境所允许的空气洁净度标准设定值进行比较，计算出粉尘浓度偏差E和粉尘浓度偏差变化率EC，对偏差E和偏差变化率EC进行论域变换、模糊化处理和模糊推理，对推理结果进行反模糊化处理得到控制量。最后，对控制量进行论域反变换得到对应的阀门开度值0-100%，在程序中调用FC106将阀门开度值0-100%转换为整形数0-27648，SM332模拟量输出模块（3）输出1-5V的直流电压信号控制电动蝶阀（6），电动蝶阀（6）根据输入电压信号的大小控制阀门开度的大小，从而实现根据粉尘浓度的变化调节负压通风量来防止吸尘罩附近的粉尘外溢，确保环境空气含尘浓度控制在国家标准许可的范围内。整个系统的核心是模糊控制器，其控制规律是由S7-300PLC软件程序实现的，其程序流程图，如图4所示。整个过程分为精确输入量的模糊化、模糊规则的形成与推理和精确输出量的反模糊化等3个过程。下面分别详细说明这三个过程。一、精确输入量的模糊化1．确定输入输出变量及其论域在本技术中，模糊控制器的输入变量为粉尘传感器测量的粉尘浓度与环境所允许的空气洁净度标准设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置，由S7‑300 PLC PS307电源模块（1）、CPU313模块（2）、SM332模拟量输出模块（3）、SM331模拟量输入模块（4）、粉尘传感器（5）和电动蝶阀（6）组成，其特征在于：①粉尘传感器（5）安装在振动输送机振槽出口吸尘罩附近，用来检测粉尘浓度；②根据模糊控制规则自动调节阀门开度以调整负压通风量；③粉尘传感器（5）的信号输出“＋”端子连接到SM331模拟量输入模块（4）CH0通道的“M0＋”端子；粉尘传感器（5）的信号输出“－”端子连接到SM331模拟量输入模块（4）CH0通道的“M0－”端子；④SM332模拟量输出模块（3）CH0通道的信号输出“QV0”端子连接到电动蝶阀（6）的信号输入“＋”端子；SM332模拟量输出模块（3）CH0通道的信号输出“MANA”端子连接到电动蝶阀（6）的信号输入“－”端子。
【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的除尘管道碟阀开度自动调节装置，由S7-300PLCPS307电源模块（1）、CPU313模块（2）、SM332模拟量输出模块（3）、SM331模拟量输入模块（4）、粉尘传感器（5）和电动蝶阀（6）组成，其特征在于：①粉尘传感器（5）安装在振动输送机振槽出口吸尘罩附近，用来检测粉尘浓度；②根据模糊控制规则自动调节阀门开度以调整负压通风量；③粉尘传感器（5）的信号输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：段荣华，
申请(专利权)人：段荣华，
类型：新型
国别省市：云南,53
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