1 引言

当前，国内烟草行业的竞争日益激烈，稳定的卷烟产品质量是烟草企业赢得消费者信任的关键。许多企业正在利用先进的生产设备和自动控制技术来保证
生产质量；智能化、计量仪表在烟草生产线中得到了广泛应用。

在烟草制丝生产线中，烟叶的润叶、加料及烘丝过程中，都需要对制品进行温度测量和控制，以保证产品工艺质量的稳定性。温度测量仪器在生产控制过
程中就显得十分重要。下面就温度测量仪器在制丝线的应用进行探讨。

2 温度测量的分类

温度测量按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。

接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度高；但因测温传感器与被测物质需要进行充分的热交换，且需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的
延迟现象；同时受耐高温材料的限制，不能用于很高的温度测量。

非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温传感器不需与被测物质直接接触，测温范围广，不受测温上限的限制，反应速度比较快；设计、
安装、调试方便。接触式测温仪器一般是PtlO0、热电偶等，非接触式测温仪表一般指红外测温仪。

3 接触式测涅仪器的选型与应用

PT100、热电偶接触式测温元件在制丝生产线中主要用于蒸汽温度、热风温度或者料罐温度的测量，通过在测量设备上打孔固定。所测量的温度变化不大，
变化缓慢，控制要求不高。根据PLC的模拟量输入模板决定电压、电流输入方式，Ptl00、热电偶都带有转换模块，可以直接提供4-20mA的电流，使
抗干扰性、通用性得到提高。

热电偶用来直接测量各种生产过程中0～1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。它是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接
合点温度不同时，就会在回路内产生热电流。当热电偶的工作端与参照端存在温差时，热电偶的热电势将随着测量端温度升高而增长，其大小只与热电偶材料
和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。转换器可将热电偶产生的热电势转换为4～20mA的电流信号。

热电阻作为温度测量传感器可以直接测量各种生产过程中一200~C～+500~C范围内的液、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。热电阻是利用物质在温度
变化时本身电阻也随之变化的特性来测量温度，所测的温度是感温元件所在测量范围内一定时间的平均温度。

如果热电阻、热电偶输出为标准的4-20mA的电流信号，需将SIEMENS的模拟量输入模板的量程卡设为电流，PLC编程中可以调用SIEMENS的标准功能
FC105 SCALE使模拟信号转换为数字信号用于控制。

如果热电阻没有转换为标准的4～20mA的输出电流信号，热电阻的接线可以直接与模拟量输入模板连接。使用时必须把SIEMENS的模拟量输入模板的量程
卡设为PT100选项，PLC编程中温度值是模拟通道整数输入值的1／10。

4 红外测温仪器的选型与应用

物体红外辐射能量的大小及波长的分布与其表面温度关系密切。因此，通过对物体自身红外辐射的测量，能准确地确定它的表面温度，红外测温仪就是利用这一原理来测量温度的。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标****率校正后转变为被测目标的温度值。

红外测温仪在烟草制丝生产线中主要应用于润叶、加料滚筒及烘丝机出口物料的温度测量及控制。红外测温仪的品牌较多，济南卷烟厂制丝线主要选用美国
公司的产品，早期的生产线上主要选用大探头红外测温仪；“十五”技改后，新的片烟生产线和制丝线均采用了小型化低温红外测温仪。它采用微型探头、24VDC直流电源供电，具有多种输出方式、温度显示和参数调节，现场适用能力强。输出标准电流信号连接到PLC的模拟输入模板，转化为数字信号参与生产过程的PID控制。

选择红外测温仪可分为3个方面：
(1)性能指标方面，如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等；
(2)环境和工作条件方面，如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等；
(3)其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等，也对测温仪的选择产生一定的影响。

随着技术的不断发展，红外测温仪的设计和进展为用户提供了各种功能和多用途的仪器，扩大了选择余地。实际工作中，主要考虑以下几点：

4．1 确定测温范围

测温范围是测温仪重要的一个性能指标，一般红外测温仪测温范围为一50～+3000~C，但这不是由一种型号的红外测温仪来完成。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽，测温时应尽量选用短波段测量精度较高。

4．2 确定目标尺寸

红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。
对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50％为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视场，干扰测温读数，造成误差。

相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

对于双色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，没有充满视场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时，都不会对测量结果产生影响。对于目标细小，又处于运动或振动之中的目标；有时在视场内运动，或可能部分移出视场的目标，在此条件下，使用双色测温仪是好的选择。烟草企业生产线一般采用单色测温仪，双色测温仪价格较贵，一般用在高温等特殊场合。

4．3 确定光学分辨率

光学分辨率由测温仪到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比来确定。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，即增大D：S比值，测温仪的成本也越高。

4．4 确定响应时间

响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。
新型红外测温仪响应时间可达lms，比接触式测温方法快很多。如果目标的运动速度很快或者测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。然而，并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标过程存在热惯性时，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此，红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。

4．5 信号处理功能

测量离散过程和连续过程不同，要求红外测温仪有信号处理功能，如****率可调、峰值保持、谷值保持、平均值测量。如测量传送带上的烟叶温度时，就
要用平均值(5s左右)测量功能，其温度的输出信号传送至控制器内。

4．6 环境条件

测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应加以考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高，存在灰尘、烟雾
和蒸汽时，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。

4．7 物体****率对辐射测温的影响

影响****率的主要因素有材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材
料种类、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。

因此，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即****率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0和小于1的数值之间。
烟草制品的****率一般取缺省值0．95即可。

4．8 红外辐射测温仪的标定

红外测温仪必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中出现测温超差，则需退回厂家或维修中心重新标定。可以根
据规定定期对测温仪进行标定。

为使红外测温仪测温准确，使用时需注意以下几点：

(1)只测量表面温度，不能测量物体内部温度。
(2)不应用于光亮的或抛光的金属表面的测温，不能透过玻璃进行测温。
(3)将红外测温仪对准被测物体，仪器瞄准要定位于被测的物料。
(4)注意环境条件：蒸汽、尘土、烟雾等。它阻挡仪器的光学系统而影响测温。
(5)环境温度，如果红外测温仪突然处于环境温差为20％或更高的情况下，测量数据将不准确，需温度平衡后再取其测量的温度值。因此在烟草生产线上，料头料尾的测量误差较大。

5 测温仪器在嗣丝线的应用

要生产出品质的烟草产品和提高产品质量，在烟草企业的制丝生产线的全过程中，准确测温是关键之一。

Ptl00、热电偶接触式测温元件在制丝生产线中主要应用于蒸汽温度、热风温度或者料罐温度的测量；红外测温仪应用于润叶滚筒出口叶片、烘丝机出口烟
丝温度等无法用接触式测温仪实现的场所。其测量温度与产品工艺质量紧密相关，通过对温度进行监控，对于提高产品质量至关重要。

红外测温仪改进了接触式温度测量的不足，具有响应时间快、非接触、安装及使用方便、寿命长等优点。因此，红外测温仪在烟草制丝生产线得到了广泛
应用。

在早期的生产过程控制中，对温度的测量不受重视，测温元件较少，温度控制要求也不高，大部分只是凭借挡车工手感和手持红外测温仪进行工艺检测。
随着技术进步和控制要求的逐步提高，在制丝生产控制中，测温元器件逐步增多，不仅将测量烟叶

烟丝的出口温度、热风温度，对蒸汽温度、除尘温度等也进行测量，测量点大大增加，温度控制回路功能逐步完善，大部分温度测量信号作为反馈信号参与PID 控制，使生产过程工作在所要求的范围之内，从而提高对产品质量的稳定控制，提高生产率，降低能耗。

总之，温度测量在生产控制过程中十分重要。温度测量和控制精度不高，将直接影响烟丝的内在质量。必须从选型开始就严谨细致，使用过程中，加强维护和校验，使测温元器件发挥应有的性能，保证烟丝的工艺质量。

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