CN109090679A - 一种新型烟草加料自动纠偏控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，包括一套完整的反馈控制系统，所述反馈控制系统包括检测单元、控制单元和执行单元：所述控制单元包括PLC控制系统组成，所述PLC控制系统安装在生产现场工业控制柜内；所述检测单元由E+H流量计和电子皮带秤组成，所述E+H流量计安装在加料机本体上，所述电子皮带秤安装在加料机入口端；所述执行单元由齿轮泵、电机、变频器组成，所述齿轮泵、电机、变频器一体化安装在加料机本体上。本发明能够实时显示瞬时加料精度并预警，在预警的同时能够不需要人为干预情况下自动进行瞬时加料精度的自动纠偏控制，并在断料时能够自动进行加料补偿控制；杜绝了因加料精度出现问题造成的质量事故的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型烟草加料自动纠偏控制系统。
背景技术
加料机是烟草制丝生产线上的关键设备；通过加料喷嘴将雾化后的料液均匀的喷洒到烟叶上，可以提高烟叶品质，改善烟草制品的吸味，强化烟草品牌的特性。
卷烟厂现有的加料机是意大利Comas公司的Comas-HBD型加料机，其在加料过程采用的是比例控制，即根据电子秤的瞬时流量按照比例控制流量计进行加料生产，在卷烟生产过程中，瞬时加料精度是影响卷烟品吸口感的关键因素，在控制过程中，现有的自动控制系统需在卷烟到达稳态时自动控制方能取得较好的效果，但为了确保整批烟加料精度和瞬时加料精度达标，现场操作人员常常采用人工计算的方式来判断加料精度是否符合工艺控制标准的要求，若无法满足，则人工干预现有比例控制PID控制环节，对其比例控制的P值进行调节，以求得快速整定的目的。但此过程存在如下问题：一是操作过于依赖人工经验，存在质量风险。一旦人工控制不及时，则会造成瞬时加料精度超标，并有可能造成整批烟加料精度超标，造成无法挽回的质量损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型烟草加料自动纠偏控制系统。
为了解决上述的问题本发明的采用的技术以及方法如下：
一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，包括一套完整的反馈控制系统，所述反馈控制系统包括检测单元、控制单元和执行单元：
所述控制单元包括PLC控制系统组成，所述PLC控制系统安装在生产现场工业控制柜内，所述PLC控制系统包括西门子S7－300主控CPU、通讯模块、输入/输出模块、精度计算器、比例控制器、PID控制器输入/输出转换模块，主要进行生产过程的PLC控制，实现加料过程的加料精度自动纠偏控制的相关运算；
所述检测单元由E+H流量计和电子皮带秤组成，所述E+H流量计安装在加料机本体上，所述电子皮带秤安装在加料机入口端，所述E+H流量计和计量电子皮带秤分别通过西门子Profibus－DP网络和西门子Profinet工业网络接入PLC控制系统；用于采集当前物料重量、物料流量、香料重量及香料流量；
所述执行单元由齿轮泵、电机、变频器组成，所述齿轮泵、电机、变频器一体化安装在加料机本体上，所述变频器驱动电机带动齿轮泵运转，所述变频器西门子Profibus－Dp网络接入PLC控制系统；实现生产过程中加料精度出现偏差时的自动进行料液的过程调整，进而满足瞬时加料精度和整批加料精度的工艺控制要求。
进一步地，一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，所述前馈反馈控制系统的控制方法如下：
通过所述的电子皮带秤根据称重传感器区域检测的物料压力转化为对应的重量信号，乘以生产要求对应的加料比，在比例控制器的作用下，得出加料流量的设定值SP，送入PID控制器进行PID运算，将运算结果送入所述的变频器，根据变频器的无极调速原理，能够实时驱动所述的电机进行转动，进而带动所述的齿轮泵工作，输出要求的加料流量；
在生产过程中，输出的加料流量通过所述的E+H流量计进行实时检测，作为加料流量的实际反馈值PV，送入PID控制器，当加料流量设定值SP和实际反馈值PV存在差异时，PID控制器会进行PID运算，进行PID调节，对执行单元中的变频器、电机和齿轮泵设备进行调整，实现完整的反馈控制。
进一步地，所述的E+H流量计和电子皮带秤的检测结果实时送入精度计算器，得出对应的加料精度，当加料精度满足生产工艺要求时，则不采取控制，当加料精度不满足生产工艺要求时，则实时驱动对应的加料比进行调整，实现加料过程的实时纠偏控制，进而确保加料精度能够时刻满足生产的工艺要求。
进一步地，所述精度计算器通过程序功能模块，实现实时加料精度计算。
进一步地，所述的比例控制器通过计算出的实时加料精度，与工艺标准比较进行纠偏。
本发明在COMAS-HBD型加料机上进行安装实施，能够实时显示瞬时加料精度并预警，在预警的同时能够不需要人为干预情况下自动进行瞬时加料精度的自动纠偏控制，并在断料时能够自动进行加料补偿控制；杜绝了因加料精度出现问题造成的质量事故的风险，提升了加料工序的控制水平，提升了加料过程控制的质量；实施后效果明显，得到品质管理部、部门工艺设备及操作人员的一致认可。
本发明具有以下有益效果：
1、减少人员操作的劳动强度，节约人力资源；
2、控制简单，能够提高现有加料控制系统的控制水平；
3、摆脱了原先依赖于人工计算的加料精度控制模式；
4、杜绝了因加料精度出现问题造成的质量事故的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为本发明的加料自动纠偏控制的前馈反馈控制系统的系统控制图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定；
如图1所示，本发明技术方案一种新型烟草加料自动纠偏控制系统包括一套完整的反馈控制系统，所述反馈控制系统包括检测单元、控制单元和执行单元：
所述控制单元包括PLC控制系统组成，所述PLC控制系统安装在生产现场工业控制柜内，所述PLC控制系统包括西门子S7－300主控CPU、通讯模块、输入/输出模块、精度计算器、比例控制器、PID控制器输入/输出转换模块，主要进行生产过程的PLC控制，实现加料过程的加料精度自动纠偏控制的相关运算；
所述检测单元由E+H流量计和电子皮带秤组成，所述E+H流量计安装在加料机本体上，所述电子皮带秤安装在加料机入口端，所述E+H流量计和计量电子皮带秤分别通过西门子Profibus－DP网络和西门子Profinet工业网络接入PLC控制系统；用于采集当前物料重量、物料流量、香料重量及香料流量；
所述执行单元由齿轮泵、电机、变频器组成，所述齿轮泵、电机、变频器一体化安装在加料机本体上，所述变频器驱动电机带动齿轮泵运转，所述变频器西门子Profibus－Dp网络接入PLC控制系统；实现生产过程中加料精度出现偏差时的自动进行料液的过程调整，进而满足瞬时加料精度和整批加料精度的工艺控制要求。
一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，所述前馈反馈控制系统的控制方法如下：
通过所述的电子皮带秤根据称重传感器区域检测的物料压力转化为对应的重量信号，乘以生产要求对应的加料比，在比例控制器的作用下，得出加料流量的设定值SP，送入PID控制器进行PID运算，将运算结果送入所述的变频器，根据变频器的无极调速原理，能够实时驱动所述的电机进行转动，进而带动所述的齿轮泵工作，输出要求的加料流量；
在生产过程中，输出的加料流量通过所述的E+H流量计进行实时检测，作为加料流量的实际反馈值PV，送入PID控制器，当加料流量设定值SP和实际反馈值PV存在差异时，PID控制器会进行PID运算，进行PID调节，对执行单元中的变频器、电机和齿轮泵设备进行调整，实现完整的反馈控制。
所述的E+H流量计和电子皮带秤的检测结果实时送入精度计算器，得出对应的加料精度，当加料精度满足生产工艺要求时，则不采取控制，当加料精度不满足生产工艺要求时，则实时驱动对应的加料比进行调整，实现加料过程的实时纠偏控制，进而确保加料精度能够时刻满足生产的工艺要求。
所述精度计算器通过程序功能模块，实现实时加料精度计算。
所述的比例控制器通过计算出的实时加料精度，与工艺标准比较进行纠偏。
工作原理是：当加料机工作的过程中，能够自动实时计算瞬时加料精度，并实时判断瞬时加料精度是否需要进行纠偏控制，当瞬时加料精度不满足要求时，则设备自动发出预警信号并开始自动纠偏控制，直至瞬时加料精度达到工艺控制的要求为止，此过程无需人员参与，若自纠偏控制无法达到要求，则直接停机，待修理人员检查管路后开机进行断料补偿控制，确保整批烟加料精度满足工艺技术的要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，其特征在于，包括一套完整的反馈控制系统，所述反馈控制系统包括检测单元、控制单元和执行单元：
所述控制单元包括PLC控制系统组成，所述PLC控制系统安装在生产现场工业控制柜内，所述PLC控制系统包括西门子S7－300主控CPU、通讯模块、输入/输出模块、精度计算器、比例控制器、PID控制器输入/输出转换模块，主要进行生产过程的PLC控制，实现加料过程的加料精度自动纠偏控制的相关运算；
所述检测单元由E+H流量计和电子皮带秤组成，所述E+H流量计安装在加料机本体上，所述电子皮带秤安装在加料机入口端，所述E+H流量计和计量电子皮带秤分别通过西门子Profibus－DP网络和西门子Profinet工业网络接入PLC控制系统；用于采集当前物料重量、物料流量、香料重量及香料流量；
所述执行单元由齿轮泵、电机、变频器组成，所述齿轮泵、电机、变频器一体化安装在加料机本体上，所述变频器驱动电机带动齿轮泵运转，所述变频器西门子Profibus－Dp网络接入PLC控制系统；实现生产过程中加料精度出现偏差时的自动进行料液的过程调整，进而满足瞬时加料精度和整批加料精度的工艺控制要求。
2.如权利要求1所述的一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，其特征在于：所述前馈反馈控制系统的控制方法如下：
通过所述的电子皮带秤根据称重传感器区域检测的物料压力转化为对应的重量信号，乘以生产要求对应的加料比，在比例控制器的作用下，得出加料流量的设定值SP，送入PID控制器进行PID运算，将运算结果送入所述的变频器，根据变频器的无极调速原理，能够实时驱动所述的电机进行转动，进而带动所述的齿轮泵工作，输出要求的加料流量；
在生产过程中，输出的加料流量通过所述的E+H流量计进行实时检测，作为加料流量的实际反馈值PV，送入PID控制器，当加料流量设定值SP和实际反馈值PV存在差异时，PID控制器会进行PID运算，进行PID调节，对执行单元中的变频器、电机和齿轮泵设备进行调整，实现完整的反馈控制。
3.如权利要求2所述的一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，其特征在于：所述的E+H流量计和电子皮带秤的检测结果实时送入精度计算器，得出对应的加料精度，当加料精度满足生产工艺要求时，则不采取控制，当加料精度不满足生产工艺要求时，则实时驱动对应的加料比进行调整，实现加料过程的实时纠偏控制，进而确保加料精度能够时刻满足生产的工艺要求。
4.如权利要求1所述的一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，其特征在于：所述精度计算器通过程序功能模块，实现实时加料精度计算。
5.如权利要求1所述的一种新型烟草加料自动纠偏控制系统，其特征在于：所述的比例控制器通过计算出的实时加料精度，与工艺标准比较进行纠偏。
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