CN111165856B - 一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，确定当前时间打叶工序各指标控制参数信息；每间隔设定时间，检测系统将打叶工序来料处的原料烟叶的检测信息数据提供给控制系统；控制系统分析比对检测信息数据与当前信息数据，并判断，根据判断结果进行相应的调整。本技术方案针对不同的原料烟叶的等级、品种、种类及含水率范围在经过打叶复烤工序后，保证皱缩率的稳定，通过建立相应的不同含水率皱缩率控制模型，并建立皱缩率控制模型，首次通过在打叶工序环节控制大片比例来降低皱缩率，并且根据不同的原料烟叶进行相应的控制。

Description

一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法

技术领域

本发明属于制丝工序的打叶复烤控制技术领域，特别是指一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法。

背景技术

打叶复烤是卷烟工业企业制丝工序的第一道工序，复烤片烟是卷烟工业企业的基础原料。打叶复烤工艺流程大致分为“润叶工序---打叶工序---复烤工序”，打叶复烤成品片烟的大中片率是考核复烤企业的一项重要指标，也是卷烟工业企业比较关切的指标之一，因为打叶复烤片烟大中片率与卷烟烟丝的整丝率、填充率有着密切的关系。通过分析叶片大中片率与烟丝整丝率的关系，得到叶片大中片率只有在一定的区间内才能对整丝率造成较大的影响，在加工过程中应尽可能地把叶片大中片率控制在一定的区间内，从而保证烟丝的整丝率，提高烟丝的填充率，减小单箱烟耗，提高经济效益。

打后烟叶(复烤前)的大中片率比较高，但烟片在复烤过程中，由于烟叶水分的蒸发和温度的变化而产生皱缩，导致复烤后烟片的大中片率会明显减小。因此，控制皱缩率，就可以在一定程度控制烤后的大中片率，进而根据制丝协同需求加工出质量更好的片烟。皱缩率是指由于水分的蒸发和温度的变化使复烤前后的大于12.7mm的叶片产生皱缩的比率。

对于如何控制皱缩率的问题，现有技术有大量的研究，比如2011年中国烟草科学上公布的《烤烟打叶复烤片烟皱缩率影响因素研究》一文提出，在(12±1)％水分要求的情况下，减少蒸汽用量，增加高压泵加水量，可以减少皱缩率，增加叶片回潮时的伸展性。2013年中国烟草科学上公布的《复烤温度对片烟收缩率及大小分布的影响》一文中提出，片烟在复烤过程中其收缩率与复烤温度呈正相关，温度越高收缩率越大，且在相同的温度下不同部位片烟收缩率关系为下部烟>中部烟>上部烟。

综合以上的观点分析，在打叶复烤的复烤工序，通过控制水分和复烤温度进行皱缩率调控，采用的是温度水分调控原理，并且现有技术中关于皱缩率的控制主要在复烤工序。

在原料烟叶中，烟叶的品质在总体上可能符合规定或要求，但是每一批烟叶之间可能还含有细微的差别，以含水率为例，每一级烟叶的含水率仅是一个范围值，但是当在该级别的烟叶中，含水率处于最高点和最低点时，在进行复烤后，片烟的皱缩率显然不同，这样显然会影响到片烟的品质，进而影响到后期的烟丝及烟丝配方的稳定性。

对于片烟复烤的精细化控制过程中，为了保证皱缩率的稳定，通过对每一批次原料烟叶在进行打叶过程中，应当进行相应的指标参数控制，但是当需要多个指标参数均进行调控时，会导致控制难度增加，并且影响生产线的平稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，以解决对不同含水率的原料烟叶在相同皱缩率不稳的控制时，因控制指标参数过多而影响生产线平稳的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，包括以下步骤：

S1、确定当前时间打叶工序各指标控制参数信息；

S2、每间隔设定时间，检测系统将打叶工序来料处的原料烟叶的检测信息数据提供给控制系统；

S3、控制系统分析比对检测信息数据与当前信息数据，并判断：

若检测信息数据与当前信息数据的差值在设定范围内，所述控制系统不对当前时间打叶工序各指标控制参数信息进行调整；

若检测信息数据与当前信息数据的差值不在设定范围内，所述控制系统根据皱缩率控制模型确定应当适用的各指标控制参数信息，并进行相应的调整。

进一步的，在步骤S2中，还包括当来料处为新一批次的烟叶时，检测系统将检测到的新一批次的烟叶信息数据提供给控制系统。

进一步的，步骤S3的调整方法为，包括以下步骤：

S31、根据皱缩率控制模型，确定检测信息数据所对应的皱缩率控制模型公式，并确定待调控关键控制指标；

S32、将S31确定的待调控关键控制指标与当前皱缩率控制模型公式对应的当前关键控制指标进行比对，并按如下方式进行调整：

待调控关键控制指标中的某一待调指标并不属于当前关键控制指标中的任一个，控制系统对该待调指标进行直接调整；

待调控关键控制指标中的某一待调指标属于当前关键控制指标中的一个，控制系统比对两者的差值，若差值在设定的范围内，则控制系统不对该待调指标进行调整，若差值不在设定范围内，则控制系统对该待调指标进行调整。

皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S301、确定片烟复烤工序的皱缩率；

S302、确定在同一等级下的原料烟叶的含水率；

S303、分别建立原料烟叶关于不同含水率的皱缩率控制模型，并将各不同含水率的皱缩率控制模型合并，组成皱缩率控制模型。

进一步的，步骤S302还包括原料烟叶的品种或种类。

所述不同含水率的皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S3031、设定打叶工序中的打叶次数D_n及打叶风分次数F_n，其中n为自然数；

S3032、分别设定各打叶次数的打叶频率范围，各打叶风分次数的强度范围；

S3033、在每一打叶次数的打叶频率范围内，及在每一打叶风分次数的强度范围内，均任选p个点的参数，组成H组打叶工序参数组H_p；

S3034、使用H_p组打叶工序参数组进行分别打叶，分别检测各打叶工序参数组打叶后及复烤后烟片结构分布，并计算出相应的大中片的实际皱缩率；

S3035、对上述获得的数据进行相关性分析，确定与皱缩率呈负相关关系的打叶次数D_K的打叶频率及打叶风分次数F_L的打叶风分强度为关键控制指标；

S3036、依据S3035获得皱缩率Y的控制模型公式：

其中A为常数，B为打叶次数所对应的系数，C为打叶风分次数所对应的系数，k和L均为自然数，其中X_k为k次打叶频率，且在打叶频率范围内；X_L为L次打叶风分强度，且在打叶风分次数的强度范围内。

进一步的，步骤S3036后还包括验证程序，将S3034中的H_p组打叶工序参数组中每组中对应的参数代入到S3036中的控制模式公式，得到每组的预测皱缩率，并与每组实际皱缩率进行比对；

若误差在设定范围内，则所述皱缩率Y的控制模型公式：

的吻合度高；

若误差不在设定范围内，则重复S3033至S3036，重新确定皱缩率Y的控制模型公式。

大中片的实际皱缩率＝(打叶后大中片率-复烤后大中片率)/打叶后大中片率。

本发明的有益效果是：

本技术方案针对不同的原料烟叶的等级、品种、种类及含水率范围在经过打叶复烤工序后，保证皱缩率的稳定，通过建立相应的不同含水率皱缩率控制模型，并建立皱缩率控制模型，首次通过在打叶工序环节控制大片比例来降低皱缩率，并且根据不同的原料烟叶进行相应的控制。

本技术方案只要确定复烤烟片的皱缩率，即可根据不同的原料烟叶参数进行相应的控制指标调整，保证了复烤片烟的皱缩率的稳定。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释和说明为是对本发明技术方案的限制。

本申请提供一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，包括以下步骤：

S1、确定当前时间打叶工序各指标控制参数信息；在打叶工序中，检测系统将打叶工序的各个指标的控制参数均提供给控制系统。

S2、每间隔设定时间，检测系统将打叶工序来料处的原料烟叶的检测信息数据提供给控制系统；间隔时间可以根据需要进行设定，比如，可以是5分钟、10分钟、30分钟等。根据检测系统对来料处烟叶的检测信息，控制系统能够确定来源处的原料烟叶的品种、种类、含水率等相关信息，以便于同已经建立的与含水率等相对应的皱缩率控制模型进行匹配，并确定在保证皱缩率的情况下，各关键控制指标所需要的参数，再与当前的关键控制指标参数进行比对。

S3、控制系统分析比对检测信息数据与当前信息数据，并判断：

若检测信息数据与当前信息数据的差值在设定范围内，所述控制系统不对当前时间打叶工序各指标控制参数信息进行调整；

若检测信息数据与当前信息数据的差值不在设定范围内，所述控制系统根据皱缩率控制模型确定应当适用的各指标控制参数信息，并进行相应的调整。

进一步的，在步骤S2中，还包括当来料处为新一批次的烟叶时，检测系统将检测到的新一批次的烟叶信息数据提供给控制系统。此技术方案是指，在设定的检测间隔时间之内，此时，打叶工序来料处的原料烟叶同前一原料烟叶相比，已经不属于同一批次，若依然等到设定的间隔再进行检测，之前必然会有部分的新一批次的烟叶按原控制指标参数进行处理，可能会导致皱缩率出现较大的波动，因此，当来料处的原料烟为新一批次时，一定立即进行检测，并将检测数据提供给控制系统。

步骤S3的调整方法为，包括以下步骤：

S31、根据皱缩率控制模型，确定检测信息数据所对应的皱缩率控制模型公式，并确定待调控关键控制指标；

S32、将S31确定的待调控关键控制指标与当前皱缩率控制模型公式对应的当前关键控制指标进行比对，并按如下方式进行调整：

待调控关键控制指标中的某一待调指标并不属于当前关键控制指标中的任一个，控制系统对该待调指标进行直接调整；因为原料烟叶的品种、种类、产地或含水率等的不同，而依据相对应的数据所建立的对应皱缩率关键控制指标可能会有不同，因此，当来料处的原料烟叶所对应的关键控制指标中，有某一个或某几个关键控制指标不同时，控制系统首先要对该类指标的参数进行调整，以保证对该原料烟叶在经过打叶复烤后的皱缩率的稳定。

待调控关键控制指标中的某一待调指标属于当前关键控制指标中的一个，控制系统比对两者的差值，若差值在设定的范围内，则控制系统不对该待调指标进行调整，若差值不在设定范围内，则控制系统对该待调指标进行调整。

具体为，若某个关键控制指标即属于当前原料烟叶，也属于新的原料烟叶的关键控制指标，此时，若控制系统对所有的关键控制指标均进行调整，会导致控制种类多，因为误差的原因会导致总误差增加，并易于导致整个工序的波动，因此，当某一指标属于前后两个控制模式后，若参数差值在设定的范围内，此时，就不对该关键指标进行调整，以减少调整的关键指标，能够保证调整的精度，并且能够保证工序的稳定，而是利用对其它调整的关键指标进行调整，并进行相应的修正，以保证在符合新的控制参数的情况下，保证工序的稳定。

当比对后，两个参数的差值超过设定范围时，需要对该关键指标进行符合新的控制参数的调整。

本技术方案主要是通过控制打叶工序，主要通过调节打叶工序打辊速度、风分速度，降低大片率、提高中片率，同时保证大中片率及叶中含梗率。

片烟结构，指表示烟片大小程度，以大中片率和碎片率表示。

大片率为＞25.4*25.4mm²的烟片，又称一目；中片率为(25.4*25.4)-(12.7*12.7)mm²的烟片，又称二目；大中片率为＞12.7*12.7mm²的烟片，为一目与二目之和，又称整片率。

本技术方案是针对事实情况中，原料烟叶在同一等级的情况下，不同产地、不同品种或种类的烟叶在复烤后皱缩率均不相同，并且同一品种不同含水率的情况下，复烤后片烟的皱缩率也不相同的问题提供本技术方案。

本申请提供皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S301、确定片烟复烤工序的皱缩率，此皱缩率根据相应的标准或相应的烟丝配方需要而设定，如国家局要求复烤后片烟的：大片率＜40％，大中片率≥80％，叶中含梗率≤1.5％，在某些烟丝配方中，对于皱缩率也可能存在特定的要求。

S302、确定在同一等级下的原料烟叶的含水率；在实际的原料烟叶中，即使相同的等级，在不同的批次中，或者同一批次中，烟叶的含水率也是在一定的范围内，而无法做到含水率的实质相同。而这一烟叶的含水率，在进行打叶后复烤工序中，比如在打叶工序，打叶的大片率均相同的情况下，复烤后的大片率显然是不同的，而现有技术只能通过混合方式，来保证在复烤后片烟的综合大片率，而无法进行精细化控制。

本申请的技术方案是为实现精细化控制的基础，在本申请的技术方案，依据相应的标准所规定的同一等级的原料烟叶中含水率的范围内，进行更详细的含水率划分，针对不同的含水率的原料烟叶，均能够采用相应的标准控制参数来实现精细化控制，以保证最终皱缩率的稳定。

同样，相同含水率的原料烟叶，因为品种的不同，其复烤后片烟的皱缩率也不相同，而通过本技术方案的控制方法，均能够实现皱缩率的稳定。

S303、分别建立原料烟叶关于不同含水率的皱缩率控制模型，并将各不同含水率的皱缩率控制模型合并，组成皱缩率控制模型，并存储于控制系统中。

S304、检测系统检测当前原料烟叶信息，并传递给控制系统，所述控制系统根据相应的原料烟叶信息，使用相应的含水率的皱缩率控制模型对应的关键控制指标进行参数控制调整。

所述不同含水率的皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S3031、设定打叶工序中的打叶次数D_n及打叶风分次数F_n，其中n为自然数；现技术中，打叶次数及打叶风分次数并不相同，因此，需要根据不同的打叶次数及打叶风分次数进行相应的分析。

S3032、分别设定各打叶次数的打叶频率范围，各打叶风分次数的强度范围；上述的范围通过根据现技术的范围进行设定，而这一范围不同企业或生产线也可能不同，而这一技术特征并没有对现有技术进行改进，通常使用现有技术的控制范围，当然，为了精细化控制的需要，也可以对上述的打叶频率范围及打叶风分次数的强度范围不使用现有技术的范围进行相应的调整，并不会影响到本申请技术方案的实现。

S3033、在每一打叶次数的打叶频率范围内，及在每一打叶风分次数的强度范围内，均任选p个点的参数，组成H组打叶工序参数组H_p。

S3034、使用H_p组打叶工序参数组进行分别打叶，分别检测各打叶工序参数组打叶后及复烤后烟片结构分布，并计算出相应的大中片的实际皱缩率；

S3035、对上述获得的数据进行相关性分析，确定与皱缩率呈负相关关系的打叶次数D_K的打叶频率及打叶风分次数F_L的打叶风分强度为关键控制指标；

S3036、依据S3035获得皱缩率Y的控制模型公式：

其中A为常数，B为打叶次数所对应的系数，C为打叶风分次数所对应的系数，k和L均为自然数，其中X_k为k次打叶频率，且在打叶频率范围内；X_L为L次打叶风分强度，且在打叶风分次数的强度范围内。

进一步的，步骤S3036后还包括验证程序，将S3034中的H_p组打叶工序参数组中每组中对应的参数代入到S3036中的控制模式公式，得到每组的预测皱缩率，并与每组实际皱缩率进行比对；

若误差在设定范围内，则所述皱缩率Y的控制模型公式：

的吻合度高；

若误差不在设定范围内，则重复S13至S16，重新确定皱缩率Y的控制模型公式。

大中片的实际皱缩率＝(打叶后大中片率-复烤后大中片率)/打叶后大中片率。

以下申请使用具体的实施例来对本申请的技术方案进行详细说明。

本申请的技术方案中，主要是针对不同等级、不同品种及不同含水率的烟叶的不同含水率的皱缩率控制模型的建立方法，因此，以下进行详细的说明。

本申请的技术方案采用五次打叶及14次打叶风分的打叶工序进行皱缩率控制模型的建立。

在保证打叶复烤加工正常运转的前提下(不堵料)，设定各打叶次数的打叶频率范围分别为：五次打叶频率范围均为32Hz-40Hz；14次打叶风分强度的范围均为20-45。

在本实施例中，在每一次打叶频率范围内均选择7个点的参数，同样在每一打叶风分强度的范围内也选择7个点的参数，共组成7组打叶工序参数组，命名为试验1至试验7，具体见表1。

表1为各打叶工序参数组的具体参数表

在采用上述的7组的打叶参数进行分别打叶后，分别统计打后及复烤后各组所对应叶片结构进行检测，并计算出各组的大中片的实际皱缩率，见表2。

大中片的实际皱缩率打叶后大中片率-复烤后大中片率)/打叶后大中片率。

表2为打叶后及复烤后各组的实际皱缩率数据

皱缩率影响因素分析

根据表2数据进行相关性分析，并得到皱缩率与五次打叶频率、五次打叶风分强度、六次打叶风分强度、七次打叶风分强度、十一次打叶风分强度及十二次打叶风分强度均显著的呈负相关关系，因此，将五次打叶频率、五次打叶风分强度、六次打叶风分强度、七次打叶风分强度、十一次打叶风分强度及十二次打叶风分强度确定为影响皱缩率的关键控制指标，并采用这几个关键控制指标建立模型。

根据皱缩率Y的控制模型公式：

其中A为常数，B为打叶次数所对应的系数，C为打叶风分次数所对应的系数，k和L均为自然数。得到皱缩率Y的系数表3。

表3计算得到的皱缩率控制模型的系数表

根据表3得到本实施例的皱缩率Y的控制模型为：

Y＝0.630-0.016X₁-0.008X₂-0.008X₃+0.012X₄+0.004X₅，其中X₁为五次打叶频率，X₂为五次打叶风分强度，X₃为六次打叶风分强度，X₄为七次打叶风分强度，X₅为十二次打叶风分强度。

验证程序，将七组打叶工序组中每组中对应的参数代入到控制模型公式，得到每组的预测皱缩率，并与每组实际皱缩率进行比对，得到误差值，见表4。

真实值	预测	误差
			0.13	0.14	0.01
0.11	0.12	0.01
			0.11	0.12	0.00
0.10	0.10	0.01
			0.09	0.10	0.01
0.09	0.10	0.01
			0.08	0.09	0.01

通过表4得到预测皱缩率与实际皱缩率接近，且误差均在设定范围内，因此模型吻合度较好，因此皱缩率Y的控制模型公式：

符合设计要求。

根据实际检测，为保证打叶复烤加工正常进行(不堵料、不停机等)，对关键指标参数调控范围为：

本申请的皱缩率控制模型的实施案例：

在福建三明复烤厂采用本控制模型进行复烤加工，在常规加工的工艺参数上，对影响皱缩率的关键指标进行调整，具体见下表：

一次打叶频率Hz	38
		二次打叶频率Hz	37
三次打叶频率Hz	35
		四次打叶频率Hz	30
五次打叶频率Hz	40
		一次打叶风分强度	36
二次打叶风分强度	34
		三次打叶风分强度	34
四次打叶风分强度	40
		五次打叶风分强度	31
六次打叶风分强度	40
		七次打叶风分强度	42
八次打叶风分强度	40
		九次打叶风分强度	39
十次打叶风分强度	39
		十一次打叶风分强度	38
十二次打叶风分强度	38
		十三次打叶风分强度	33
十四次打叶风分强度	32

检测结果见下表：

通过皱缩率Y的控制模型公式：

计算预测皱缩率为8％，实际皱缩率为7.93％，数据非常接近，说明本技术方案建立的皱缩率的控制模型预测效果较好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定当前时间打叶工序各指标控制参数信息；

S2、每间隔设定时间，检测系统将打叶工序来料处的原料烟叶的检测信息数据提供给控制系统；

S3、控制系统分析比对检测信息数据与当前信息数据，并判断：

若检测信息数据与当前信息数据的差值在设定范围内，所述控制系统不对当前时间打叶工序各指标控制参数信息进行调整；

若检测信息数据与当前信息数据的差值不在设定范围内，所述控制系统根据皱缩率控制模型确定应当适用的各指标控制参数信息，并进行相应的调整；

皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S301、确定片烟复烤工序的皱缩率；

S302、确定在同一等级下的原料烟叶的含水率；

S303、分别建立原料烟叶关于不同含水率的皱缩率控制模型，并将各不同含水率的皱缩率控制模型合并，组成皱缩率控制模型；

所述不同含水率的皱缩率控制模型的建立方法，包括以下步骤：

S3031、设定打叶工序中的打叶次数D_n及打叶风分次数F_n，其中n为自然数；

S3032、分别设定各打叶次数的打叶频率范围，各打叶风分次数的强度范围；

S3033、在每一打叶次数的打叶频率范围内，及在每一打叶风分次数的强度范围内，均任选p个点的参数，组成H组打叶工序参数组H_p；

S3034、使用H_p组打叶工序参数组进行分别打叶，分别检测各打叶工序参数组打叶后及复烤后烟片结构分布，并计算出相应的大中片的实际皱缩率；

S3035、对步骤S3034获得的数据进行相关性分析，确定与皱缩率呈负相关关系的打叶次数D_K的打叶频率及打叶风分次数F_L的打叶风分强度为关键控制指标；

S3036、依据S3035获得皱缩率Y的控制模型公式：

其中A为常数，B为打叶次数所对应的系数，C为打叶风分次数所对应的系数，k和L均为自然数，其中X_k为k次打叶频率，且在打叶频率范围内；X_L为L次打叶风分强度，且在打叶风分次数的强度范围内。

2.根据权利要求1所述的打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括当来料处为新一批次的烟叶时，检测系统将检测到的新一批次的烟叶信息数据提供给控制系统。

3.根据权利要求1所述的打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，步骤S3的调整方法为，包括以下步骤：

S31、根据皱缩率控制模型，确定检测信息数据所对应的皱缩率控制模型公式，并确定待调控关键控制指标；

S32、将S31确定的待调控关键控制指标与当前皱缩率控制模型公式对应的当前关键控制指标进行比对，并按如下方式进行调整：

待调控关键控制指标中的某一待调指标并不属于当前关键控制指标中的任一个，控制系统对该待调指标进行直接调整；

待调控关键控制指标中的某一待调指标属于当前关键控制指标中的一个，控制系统比对两者的差值，若差值在设定的范围内，则控制系统不对该待调指标进行调整，若差值不在设定范围内，则控制系统对该待调指标进行调整。

4.根据权利要求1所述的打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，步骤S302还包括原料烟叶的品种或种类。

5.根据权利要求1所述的打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，步骤S3036后还包括验证程序，将S3034中的H_p组打叶工序参数组中每组中对应的参数代入到S3036中的控制模式公式，得到每组的预测皱缩率，并与每组实际皱缩率进行比对；

若误差在设定范围内，则所述皱缩率Y的控制模型公式：

的吻合度高；

若误差不在设定范围内，则重复S3033至S3036，重新确定皱缩率Y的控制模型公式。

6.根据权利要求1所述的打叶片烟皱缩率稳定的控制方法，其特征在于，大中片的实际皱缩率＝(打叶后大中片率-复烤后大中片率)/打叶后大中片率。