CN111109632A - 一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统，该方法包括：按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量；获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。本发明能提高各批次烟梗回潮的出口含水率的一致性，提升生产过程质量控制能力。

Description

一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统

技术领域

本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统。

背景技术

烟梗回潮是烟梗气流干燥前的必备工序，烟梗通过水洗梗机的物流通道，经过水流的漂洗和浸润，增加烟梗的水分和温度，烟梗上的灰土溶于水中，达到除杂、洗净、加温加湿的工艺目标。烟梗回潮的出口含水率是该工序重要工艺指标，其过程稳定性对后续各工序工艺指标有着直接的影响。当前，水浸式烟梗回潮对于出口含水率主要基于浸泡时间控制，浸泡时间由经验值决定，易造成同一批次内或不同批次的烟梗出口含水率不同，影响出口含水率的稳定，从而产生较多的不合格烟丝，对后续各工序工艺指标有很大影响。

发明内容

本发明提供基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统，解决现有烟梗回潮工序的出口含水率控制不稳定和不均匀的问题，能提高各批次烟梗回潮的出口含水率的一致性，提升生产过程质量控制能力。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，包括：

按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量；

获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；

建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

优选的，还包括：

设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表；

根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

优选的，还包括：

实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数；

根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

优选的，还包括：

采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差；

如果连续两个批次的均方误差都持续增大，则对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

优选的，还包括：

获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

本发明还提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，包括：

第一设置单元，用于按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量；

第一获取单元，用于获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；

含水率控制单元，用于建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

优选的，还包括：

第二设置单元，用于设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表；

浸泡时间调节单元，用于根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

优选的，还包括：

拟合单元，用于实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数；

第一PID参数调节单元，用于根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

优选的，还包括：

误差计算单元，用于采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差；

第二PID参数调节单元，用于在连续两个批次的均方误差都持续增大时，对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

优选的，还包括：

水质控制单元，用于获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

本发明提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统，在通过设置出口含水率PID反馈控制模型调节浸泡时间，以控制出口含水率，解决现有水浸式烟梗回潮的出口含水率控制不稳定和不均匀的问题，能提高各批次烟梗回潮均匀度的一致性，提升生产过程质量控制能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1和图2是本发明提供一种烟梗回潮工序的出口含水率的控制方法示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前烟梗回潮工序中出口含水率不稳定和不均匀的问题，易造成批次内或批次间烟叶质量不一致，影响烟草品质的问题，本发明提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法及系统，在通过设置出口含水率PID反馈控制模型调节浸泡时间，以控制出口含水率，解决现有水浸式烟梗回潮的出口含水率控制不稳定和不均匀的问题，能提高各批次烟梗回潮均匀度的一致性，提升生产过程质量控制能力。

如图1所示，一种烟梗回潮工序的出口含水率的控制方法，包括：

S1：按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量。

S2：获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值。

S3：建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

具体地，水浸式烟梗回潮设备主要控制的质量指标是出口烟梗含水率，该设备是将进入其中的烟梗在设备内的水槽中浸泡约20—120s，从而使烟梗充分浸湿、吸水。该设备的工艺参数包括循环水泵、滤水网带电机频率、刮板电机频率、物料流量、浸梗水温等。一般情况下，循环水泵、滤水网带电机频率、物料流量、浸梗水温几项工艺参数是设定后不变的，可调的参数是刮板电机频率，也就是通过调节频率控制烟梗在水中浸泡的时间。为了避免多个影响因素同时作用造成生产过程的不稳定，可将其中的多个影响变量分别固定在一个适当的取值，仅调整其中的一个影响因素来对出口含水率进行控制。本方法通过调节浸泡时间来实现出口含水率的调节。通过PID反馈控制模型对出口含水率进行实时调整，将出口含水率的实测值与目标值进行比对，然后根据目标偏差值作为PID反馈控制模型的输入，并根据输入的烟片流量进行自适应学习，进而确定调节P、I和D的参数取值，以实现出口含水率的控制，提高批次内出口含水率控制的稳定性，增加批次间控制的一致性。

如图1所示，该方法还包括：

S4：设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表。

S5：根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

具体地，将刮板电机频率与浸泡时间相对应，并建立对应关系表。在需要调节浸泡时间进，只需要调节刮板电机频率，进而控制烟梗在水中的浸泡时间。同时根据含水率PID反馈控制模型控制浸泡时间，实现出口含水率调节，进而实现调节刮板电机频率实现出口含水率控制。通过调整目标偏差值来实现对出口含水率的反馈控制。若出口含水率较高，则降低浸泡时间来降低出口含水率，若出口含水率较低，则提高浸泡时间以使出口含水率升高。

如图2所示，该方法还包括：

S6：实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数。

S7：根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

具体地，含水率PID反馈控制模型中的P、I和D参数可根据所述回归拟合函数进行确定取值范围，使PID参数的变化在一定范围内波动，避免同一批次内的烟梗出口含水率的偏差大。

如图2所示，该方法还包括：

S8：采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差。

S9：如果连续两个批次的均方误差都持续增大，则对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

具体地，对批次质量的评价方法有很多，采用较为简单常见的一种评价方法，计算均方误差(MSE,Mean Square Error)：

其中，n为每个批次获取的样本个数，y_i为每个样本中出口含水率的取值，y_T为出口含水率的均值。

在实际应用中，我们期望MSE越小越好，越小说明过程质量越稳定。若连续两个批次的MSE都增大，说明生产过程中出现了某种新的变化，导致当前的控制模式与生产实际不相适应了，因此需要对当前的控制模式进行调整。

该方法还包括：

S10：获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

在实际应用中，在生产过程中，随着溶于水中的灰土增加，水槽内水质浑浊度增大，清洗效果变差，就需要停止生产，对水槽进行排污水、清洗、加清水、加温等相应工作。通过实时采集水洗梗机水槽内的水质浑浊度，判断水质浑浊度是否超过设定阈值，超过的话，控制排水阀和进水阀进行换水，使水质浑浊度处于水质标准值范围内。需要说明的是，可采用水质浑浊检测传感器对水槽内的水质进行检测。该方法能解决烟梗在不同浑浊度水中清洗，清洗后烟梗含水率偏差大，过高浑浊度水质清洗后的烟梗清洁度差的问题。

可见，本发明提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，在通过设置出口含水率PID反馈控制模型调节浸泡时间，以控制出口含水率，解决现有水浸式烟梗回潮的出口含水率控制不稳定和不均匀的问题，能提高各批次烟梗回潮均匀度的一致性，提升生产过程质量控制能力。

相应地，本发明还提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，包括：第一设置单元，用于按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量。第一获取单元，用于获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值。含水率控制单元，用于建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

该系统还包括：第二设置单元，用于设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表。浸泡时间调节单元，用于根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

该系统还包括：拟合单元，用于实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数。第一PID参数调节单元，用于根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

该系统还包括：误差计算单元，用于采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差。第二PID参数调节单元，用于在连续两个批次的均方误差都持续增大时，对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

该系统还包括：水质控制单元，用于获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

可见，本发明提供一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，在通过设置出口含水率PID反馈控制模型调节浸泡时间，以控制出口含水率，解决现有水浸式烟梗回潮的出口含水率控制不稳定和不均匀的问题，能提高各批次烟梗回潮均匀度的一致性，提升生产过程质量控制能力。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，其特征在于，包括：

按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量；

获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；

建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，其特征在于，还包括：

设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表；

根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

3.根据权利要求2所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，其特征在于，还包括：

实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数；

根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

4.根据权利要求3所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，其特征在于，还包括：

采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差；

如果连续两个批次的均方误差都持续增大，则对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

5.根据权利要求4所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制方法，其特征在于，还包括：

获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

6.一种基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，其特征在于，包括：

第一设置单元，用于按设定值设置浸泡水槽的浸泡水温、滤水网带电机频率、循环水泵转速和烟梗流量；

第一获取单元，用于获取烟梗回潮所对应的出口含水率目标值和出口含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口含水率的目标偏差值；

含水率控制单元，用于建立含水率PID反馈控制模型，用于根据所述目标偏差值调节浸泡时间以对出口含水率进行反馈控制，使批次内的烟梗回潮工序的出口含水率按所述目标值进行控制。

7.根据权利要求6所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，其特征在于，还包括：

第二设置单元，用于设置水槽内的刮板电机频率与烟梗在水槽内浸泡时间的对应关系表；

浸泡时间调节单元，用于根据所述含水率PID反馈控制模型调节得到的浸泡时间和所述对应关系表，对所述刮板电机频率进行调节，以调节刮板运行时间，实现浸泡时间的控制。

8.根据权利要求7所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，其特征在于，还包括：

拟合单元，用于实时获取设定时间内烟梗回潮工序中的出口含水率和刮板电机频率，并按时间关系进行拟合得到出口含水率与刮板电机频率的回归拟合函数；

第一PID参数调节单元，用于根据所述回归拟合函数确定PID参数的取值范围，使所述含水率PID反馈控制模型在同一批次内的烟梗回潮工序中按所述取值范围进行PID参数调节。

9.根据权利要求8所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，其特征在于，还包括：

误差计算单元，用于采集每个批次出口含水率的取值样本，并在每批结束后计算该批次的均方误差；

第二PID参数调节单元，用于在连续两个批次的均方误差都持续增大时，对所述含水率PID反馈控制模型中的PID参数进行调整。

10.根据权利要求9所述的基于水浸式烟梗回潮的质量控制系统，其特征在于，还包括：

水质控制单元，用于获取浸泡水槽内的水质浑浊度，并判断所述水质浑浊度是否大于设定阈值，如果是，则更换浸泡水槽内循环水。

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