CN108294352A - 滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其基于在不改变原有滚筒烘丝机控制功能的基础上，利用烘丝机出口红外水分仪采集到的实时数据来对烘丝机的运行进行控制，即烘丝机物料水分在工艺指标范围内时，只参与调节控制，不参与运行控制；当烘丝机物料水分超过工艺指标上限值时，在上位操作界面上及时给予“烘丝机物料水分超限”提示信息，持续出现时，烘丝段出现故障报警并使烘丝段设备自动停止运行，并使烘丝机出口皮带电机反向运行及时把烘丝机内物料倒出，从而实现自动对烘丝机物料水分超限预警和控制功能，从而杜绝这些不合格物料流入后到续工序，保证成品烟丝的质量，同时极大地减少了操作工人为监控的劳动强度且简单易行。

Description

滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统

技术领域

本发明属于烟草机械电控领域，特别涉及一种用于卷烟制丝车间的烘丝工序的预警控制系统。

背景技术

烘丝工序是各卷烟厂制丝线的关键工序之一，其主要工艺任务是去除烟丝的部分水分，并使烟丝产生一定的弯曲，提高烟丝的填充值和耐加工性，改善烟丝的感官质量，满足后续工序加工工艺的要求。烘丝过程控制的好坏，对烟丝的内在品质起到至关重要的作用，而烘丝机物料水分及稳定性是影响烟支卷制质量的关键物理指标。

目前，滚筒烘丝机物料水分的控制模式主要有两种：一种为固定烘丝机筒壁温度(由蒸汽压力控制)和热风温度(由热交换器风门控制)等加工技术参数，通过调节热风风量(由热风风门控制)和排潮量(由排潮风门控制)，从而调节控制出口物料(烟丝)的水分；另一种是固定热风风量和热风温度等加工技术参数，只通过调节烘丝机筒壁温度来调节控制出口物料(烟丝)的水分，这种模式会导致在生产过程中筒壁温度波动较大。近年来，通过研究发现筒壁温度是滚筒烘丝机所有参数中对卷烟产品内在品质和吸味风格影响最大的因素，故现在对烘丝机物料水分的控制基本上采用第一种控制模式。

现有滚筒烘丝机物料水分的控制模式主要考虑如何控制和保证烘丝机物料水分的稳定性，没有考虑到如果控制条件无法满足时出现烘丝机物料水分超过工艺指标上限值的情况。通常，发生这种情况时只能靠操作工的监视来发现进行立即停机处理，这要求操作工具有极高的责任心，无疑存在很大的风险，并不可靠。比如，在实际生产过程中，第一种控制模式下热风风量和排潮量都达到了极限(即调节不再起作用)时，就会出现烘丝机物料水分超过工艺要求上限值(即所谓“烘不干”)的情况，如果操作工未及时发现，这些不合格物料将会进入到后工序，将对卷烟产品的质量带来极大影响，严重时会发生黄斑烟、霉变烟等严重的质量事故。另外，即便操作工及时发现并停机，也将给这些进入后工序的不合格物料处理带来极大不便，同时增加了操作工的劳动强度。

发明内容

针对以上的一个或多个问题，提供一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统。

本发明要解决的技术问题是实现当滚筒烘丝机物料水分超限时进行预警提示和自动控制烘丝机的运行。

具体讲，就是当出现烘丝机物料水分超过工艺要求上限值时，能及时给予“烘丝机物料水分超限”提示信息，如果持续时间超过设定值，出现故障报警并使烘丝段有关设备自动停止运行(除烘丝机外)，并使烘丝机出口皮带电机反向运行及时把烘丝机内物料倒出，待查找出影响烘丝机正常工作的症结并得到处理后，方可继续进行生产，从而杜绝这些不合格物料进入到后续工序，保证成品烟丝的质量。

在不改变原有滚筒烘丝机控制功能的基础上，利用烘丝机出口红外水分仪采集到的实时数据来对烘丝机的运行进行控制，即烘丝机物料水分在工艺指标范围内时，只参与调节控制(原有控制功能)，不参与运行控制；当烘丝机物料水分超过工艺指标上限值时，物料水分值参与运行控制，在上位操作界面上出现提示信息，持续出现(根据实际需要来设置，如30s)时，烘丝段出现报警并自动停机(除烘丝机外)，并使烘丝机出口皮带电机反向运行及时把烘丝机内物料倒出，从而实现对烘丝机物料水分超限预警和控制功能。

本发明的技术方案为：

一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，包括水分仪、烘丝机、上位机；

水分仪连接烘丝机，采集烘丝机的水分实时数据，水分仪连接上位机；

上位机内设有温度调节系统，温度调节系统包括系统初始化模块、筒壁温度与热风温度设定模块、水分偏差检测模块、排潮量检测模块、排潮量调节模块、热风温度调节模块；其中，系统初始化模块连接筒壁温度与热风温度设定模块，筒壁温度与热风温度设定模块配置为预先设定固定值得烘丝筒壁温度和热风温度，筒壁温度与热风温度设定模块连接检测水分偏差模块，水分偏差检测模块对烘丝机的物料水分值进行检测并计算出与目标水分值之间的偏差；当偏差大于等于一额定值时，水分偏差检测模块连接热风温度调节模块，当偏差小于一额定值时，水分偏差检测模块连接排潮量检测模块；

排潮量检测模块对排潮量进行检测，当实时排潮量落入在设定范围内时，连接排潮量调节模块，当实时排潮量不在设定范围内时，排潮量检测模块连接热风温度调节模块；

热风温度调节模块通过控制热风风门的开度对热风温度进行调节，热风温度调节模块调节后再连接水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

排潮量调节模块连接排潮风门，通过控制排潮风门开度，对排潮量进行调节，排潮量调节模块然后连接返回水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

上位机内设有物料水分超限预警控制系统，物料水分超限预警控制系统包括物料水分工艺上限设定模块、物料水分检测模块、上位提示模块、工艺参数调节模块、水分超限延时时间判断模块、水分超限报警模块、烘丝控制模块、设备检查模块、故障确认和/或复位模块、物料自动倒出模块；其中，物料水分工艺上限设定模块配置为预先为系统设置一个烘丝物料水分的工艺上限值，然后进入下一模块物料水分检测模块；物料水分检测模块，对烘丝段的物料水分进行实时检测，并与物料水分工艺上限设定模块中的设定的烘丝物料水分的工艺上限值进行对比，如果小于等于该上限值时，进入工艺参数调节模块，工艺参数调节模块连接温度调节系统；如果大于该上限值时，进入水分超限延时时间判断模块，水分超限延时时间判断模块根据设定的额定超限时间对于水分超限的时间进行判断，当大于该额定超限时间时连接水分超限报警模块，水分超限报警模块在上位机界面进行报警提示并连接烘丝控制模块，当小于等于该额定时间时连接上位提示模块，上位提示模块在上位机界面进行水分超限的提示后连接物料水分检测模块；

烘丝控制模块控制烘丝段进行停机，烘丝控制模块之后分别连接设备检查模块、物料自动倒出模块，物料自动倒出模块控制烘丝机出口皮带进行反向运行，物料自动倒出；设备检查模块对设备状态进行检查和数据采集，待查出影响工作设备并对设备进行处理后，连接故障确认和/或复位模块，故障确认和/或复位模块配置为等待人机互动指令是否解除烘丝控制，接收复位指令后连接物料水分检测模块，进行再循环。

优选地，上位机的Wincc操作界面设有烘丝机报警提示显示界面。

优选地，上位机的Wincc操作界面设有烘丝机物料水分故障复位按钮。

优选地，故障确认和/或复位模块包括报警复位模块，报警复位模块配置为当报警提示显示在上位机的Wincc操作界面后进行报警确认。

优选地，所述的水分仪为红外水分仪，红外水分仪设置为烘丝机出口处。

优选地，所述的水分仪定时校对零点。

优选地，在设定烘丝机物料上限水分设定值时，烘丝机物料上限水分设定值设置为高于烘丝机物料水分上限的理论值。

优选地，烘丝物料水分的工艺上限值设定为13.7％。

优选地，水分超限延时时间判断模块中，根据烘丝机产能计算，将额定超限时间设置为30秒。

优选地，当烘丝机物料水分大于设定上限值时，持续时间在额定超限时间内时，在上位烘丝Wincc操作界面出现“烘丝机物料水分超限”预警提示，烘丝段仍处于正常生产状态；持续时间超过额定超限时间时，在上位烘丝Wincc操作界面报警栏出现“烘丝机物料水分超限报警”提示，烘丝段除烘丝机出口皮带外进入停止运行状态，同时烘丝机出口皮带进行反向运行，实现物料的及时排除。

附图说明

图1为烘丝工序的一个实施例的示意图；

图2为本发明的一个实施例的烘丝控制图；

图3为本发明的滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统的一个实施例的控制图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：

图1的烘丝工序示意图仅用于说明此发明的停机范围和要求在烘丝机后要有一台水分仪；图2的烘丝控制框图仅用于说明此发明采用的滚筒烘丝机控制模式为第一种控制模式；结合图3对本发明所述的滚筒烘丝机物料水分预警控制系统说明如下：

在一个具体实施例中，工艺要求为：滚筒烘丝机采用背景技术中的第一种控制模式，水分超工艺上限的物料不超过50kg，出口物料水分13.4±0.3％。

把超限水分设置PLC控制程序段把物料水分上限值设为13.7％，按烘丝机产能6000kg/h(即100kg/min)计算，50÷100＝0.5(Min)＝30(s)，所以水分超上限值13.7％的物料延时设置为30s。

对本发明的具体实施方式的进一步说明：

1.在上位Wincc操作界面绘制：

(1)“烘丝机物料水分超过停机值”提示语；(2)“烘丝机物料水分故障复位按钮”。

2.在原PLC控制程序基础上编制以下程序段：

(1)超限水分值的设置：①物料水分实际值与设定值(即工艺指标上限值)的比较程序；②持续时间的设定程序。(2)报警提示：①上位Wincc复位按钮复位程序(水分超限物料处理完成确认)；②报警栏复位程序(出现报警提示后进行报警确认)；③输出报警保持位，并在上位显示报警提示程序(把报警提示显示在上位Wincc界面上)。(3)烘丝段自动停机控制程序：通过通讯模块把烘丝段停机事件送给后续工序段，执行相应设备停机(除烘丝机外)及烘丝机出口皮带反向运行。

在生产过程中，如果烘丝机物料水分不大于13.7％时，烘丝段按正常控制模式进行正常生产和控制。当烘丝机物料水分大于13.7％时，烘丝段按第预警控制模式进行预警和停机控制，即持续时间在30s内时，在上位烘丝Wincc操作界面出现“烘丝机物料水分超限”预警提示，烘丝段仍处于正常生产状态；持续时间超过30s时，在上位烘丝Wincc操作界面报警栏出现“烘丝机物料水分超限报警”提示，烘丝段有关设备(除烘丝机出口皮带外)进入停止运行状态，同时烘丝机出口皮带的反向运行功能实现物料的及时排除。

一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，包括水分仪、烘丝机、上位机；水分仪连接烘丝机，采集烘丝机的水分实时数据，水分仪连接上位机；上位机内设有温度调节系统，温度调节系统包括系统初始化模块、筒壁温度与热风温度设定模块、水分偏差检测模块、排潮量检测模块、排潮量调节模块、热风温度调节模块；其中，系统初始化模块连接筒壁温度与热风温度设定模块，筒壁温度与热风温度设定模块配置为预先设定固定值得烘丝筒壁温度和热风温度，筒壁温度与热风温度设定模块连接检测水分偏差模块，水分偏差检测模块对烘丝机的物料水分值进行检测并计算出与目标水分值之间的偏差；当偏差大于等于一额定值时，水分偏差检测模块连接热风温度调节模块，当偏差小于一额定值时，水分偏差检测模块连接排潮量检测模块；

排潮量检测模块对排潮量进行检测，当实时排潮量落入在设定范围内时，连接排潮量调节模块，当实时排潮量不在设定范围内时，排潮量检测模块连接热风温度调节模块；

热风温度调节模块通过控制热风风门的开度对热风温度进行调节，热风温度调节模块调节后再连接水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

排潮量调节模块连接排潮风门，通过控制排潮风门开度，对排潮量进行调节，排潮量调节模块然后连接返回水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

上位机内设有物料水分超限预警控制系统，物料水分超限预警控制系统包括物料水分工艺上限设定模块、物料水分检测模块、上位提示模块、工艺参数调节模块、水分超限延时时间判断模块、水分超限报警模块、烘丝控制模块、设备检查模块、故障确认和/或复位模块、物料自动倒出模块；其中，物料水分工艺上限设定模块配置为预先为系统设置一个烘丝物料水分的工艺上限值，然后进入下一模块物料水分检测模块；物料水分检测模块，对烘丝段的物料水分进行实时检测，并与物料水分工艺上限设定模块中的设定的烘丝物料水分的工艺上限值进行对比，如果小于等于该上限值时，进入工艺参数调节模块，工艺参数调节模块连接温度调节系统；如果大于该上限值时，进入水分超限延时时间判断模块，水分超限延时时间判断模块根据设定的额定超限时间对于水分超限的时间进行判断，当大于该额定超限时间时连接水分超限报警模块，水分超限报警模块在上位机界面进行报警提示并连接烘丝控制模块，当小于等于该额定时间时连接上位提示模块，上位提示模块在上位机界面进行水分超限的提示后连接物料水分检测模块；

烘丝控制模块控制烘丝段进行停机，烘丝控制模块之后分别连接设备检查模块、物料自动倒出模块，物料自动倒出模块控制烘丝机出口皮带进行反向运行，物料自动倒出；设备检查模块对设备状态进行检查和数据采集，待查出影响工作设备并对设备进行处理后，连接故障确认和/或复位模块，故障确认和/或复位模块配置为等待人机互动指令是否解除烘丝控制，接收复位指令后连接物料水分检测模块，进行再循环。

在一个具体实施例中，所述的水分仪为红外水分仪，红外水分仪设置为烘丝机出口处。红外水分仪的实时检测值必须准确，故需定时校对零点。

在一个具体实施例中，仅当烘丝物料水分超过工艺要求上限设定值时，上位Wincc操作界面才出现预警提示，并在超过设定延时烘丝段才会给予报警和全段自动停机，烘丝机出口皮带反向运行排除烘丝筒内的物料。

不同地域、不同卷烟牌号对烘丝物料水分的工艺要求会有所不同，另外考虑到烘丝物料进入到后工序时水分会有一定的散失，经过掺配工序后形成的混合物料水分还会进一步得到平衡。基于此，避免报警停机过于频繁给烘丝批次完整性带来影响，在实际运用过程中，可以把烘丝机物料上限水分设定值适当提高，延时设定值可根据烘丝机产能及承受的水分超限物料量进行确定。在设定烘丝机物料上限水分设定值时，烘丝机物料上限水分设定值设置为高于烘丝机物料水分上限的理论值。

烘丝物料水分的工艺上限值设定可以为任意值，根据系统人员经验进行设定。

水分超限延时时间判断模块中，根据烘丝机产能计算，将额定超限时间设置为任意值。

在一个具体实施例中，当烘丝机物料水分大于设定上限值时，持续时间在额定超限时间内时，在上位烘丝Wincc操作界面出现“烘丝机物料水分超限”预警提示，烘丝段仍处于正常生产状态；持续时间超过额定超限时间时，在上位烘丝Wincc操作界面报警栏出现“烘丝机物料水分超限报警”提示，烘丝段除烘丝机出口皮带外进入停止运行状态，同时烘丝机出口皮带进行反向运行，实现物料的及时排除。

本发明为滚筒烘丝机物料水分超限预警控制模式，此模式通过在烘丝机原有控制的基础上增加预警控制功能后，烘丝机物料出口水分一旦超限，就会出现预警提示，持续超过一定时间后烘丝段会自动停机，彻底杜绝不合格物料(“烘不干”的大水分)进入后续工序，保证成品烟丝的质量，减轻操作工的劳动强度，效果显著。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本案的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本案进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本案的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本案技术方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，

包括水分仪、烘丝机、上位机；

水分仪连接烘丝机，采集烘丝机的水分实时数据，水分仪连接上位机；

上位机内设有温度调节系统，温度调节系统包括系统初始化模块、筒壁温度与热风温度设定模块、水分偏差检测模块、排潮量检测模块、排潮量调节模块、热风温度调节模块；其中，系统初始化模块连接筒壁温度与热风温度设定模块，筒壁温度与热风温度设定模块配置为预先设定固定值得烘丝筒壁温度和热风温度，筒壁温度与热风温度设定模块连接检测水分偏差模块，水分偏差检测模块对烘丝机的物料水分值进行检测并计算出与目标水分值之间的偏差；当偏差大于等于一额定值时，水分偏差检测模块连接热风温度调节模块，当偏差小于一额定值时，水分偏差检测模块连接排潮量检测模块；

排潮量检测模块对排潮量进行检测，当实时排潮量落入在设定范围内时，连接排潮量调节模块，当实时排潮量不在设定范围内时，排潮量检测模块连接热风温度调节模块；

热风温度调节模块通过控制热风风门的开度对热风温度进行调节，热风温度调节模块调节后再连接水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

排潮量调节模块连接排潮风门，通过控制排潮风门开度，对排潮量进行调节，排潮量调节模块然后连接返回水分偏差检测模块，进行循环地实时检测和调节；

上位机内设有物料水分超限预警控制系统，物料水分超限预警控制系统包括物料水分工艺上限设定模块、物料水分检测模块、上位提示模块、工艺参数调节模块、水分超限延时时间判断模块、水分超限报警模块、烘丝控制模块、设备检查模块、故障确认和/或复位模块、物料自动倒出模块；其中，物料水分工艺上限设定模块配置为预先为系统设置一个烘丝物料水分的工艺上限值，然后进入下一模块物料水分检测模块；物料水分检测模块，对烘丝段的物料水分进行实时检测，并与物料水分工艺上限设定模块中的设定的烘丝物料水分的工艺上限值进行对比，如果小于等于该上限值时，进入工艺参数调节模块，工艺参数调节模块连接温度调节系统；如果大于该上限值时，进入水分超限延时时间判断模块，水分超限延时时间判断模块根据设定的额定超限时间对于水分超限的时间进行判断，当大于该额定超限时间时连接水分超限报警模块，水分超限报警模块在上位机界面进行报警提示并连接烘丝控制模块，当小于等于该额定时间时连接上位提示模块，上位提示模块在上位机界面进行水分超限的提示后连接物料水分检测模块；

烘丝控制模块控制烘丝段进行停机，烘丝控制模块之后分别连接设备检查模块、物料自动倒出模块，物料自动倒出模块控制烘丝机出口皮带进行反向运行，物料自动倒出；设备检查模块对设备状态进行检查和数据采集，待查出影响工作设备并对设备进行处理后，连接故障确认和/或复位模块，故障确认和/或复位模块配置为等待人机互动指令是否解除烘丝控制，接收复位指令后连接物料水分检测模块，进行再循环。

2.根据权利要求1所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，上位机的Wincc操作界面设有烘丝机报警提示显示界面。

3.根据权利要求1所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，上位机的Wincc操作界面设有烘丝机物料水分故障复位按钮。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，故障确认和/或复位模块包括报警复位模块，报警复位模块配置为当报警提示显示在上位机的Wincc操作界面后进行报警确认。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，所述的水分仪为红外水分仪，红外水分仪设置为烘丝机出口处。

6.根据权利要求1至3任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，所述的水分仪定时校对零点。

7.根据权利要求1至3任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，在设定烘丝机物料上限水分设定值时，烘丝机物料上限水分设定值设置为高于烘丝机物料水分上限的理论值。

8.根据权利要求1至7任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，烘丝物料水分的工艺上限值设定为13.7％。

9.根据权利要求8所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，水分超限延时时间判断模块中，根据烘丝机产能计算，将额定超限时间设置为30秒。

10.根据权利要求1～7任一所述的一种滚筒烘丝机物料水分超限预警控制系统，其特征在于，当烘丝机物料水分大于设定上限值时，持续时间在额定超限时间内时，在上位烘丝Wincc操作界面出现“烘丝机物料水分超限”预警提示，烘丝段仍处于正常生产状态；持续时间超过额定超限时间时，在上位烘丝Wincc操作界面报警栏出现“烘丝机物料水分超限报警”提示，烘丝段除烘丝机出口皮带外进入停止运行状态，同时烘丝机出口皮带进行反向运行，实现物料的及时排除。