CN112790419A - 一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统，该方法包括：获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，并将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上。获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值。建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。本发明能解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，提升生产过程质量控制能力。

Description

一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统。

背景技术

叶丝加料是烟草在生产加工过程中的重要工艺过程，按配方要求将料液施加到叶丝上，通过加料工艺处理降低烟草的刺激性、杂气，改善烟草的感官质量和物理特性。现在卷烟制丝过程中，料液是通过喷嘴与蒸汽混合喷洒，常因缺少对加工参数的有效调控，易造成卷烟产品感官质量的一致性较差，料液利用率较低，影响烟丝生产的质量和生产效率。

发明内容

本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统，解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，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：

一种叶丝加料的加工参数的控制方法，包括：

获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，如果所述蒸汽压力处于设定范围内，则将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上，否则调节所述蒸汽压力或热风风速，使料液均匀喷洒；

获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值；

建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

优选的，还包括：

获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率；

建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值；

如果一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0，则控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

优选的，还包括：

获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

优选的，还包括：

获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

优选的，还包括：

获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

本发明还提供一种叶丝加料的加工参数的控制系统，包括：

料液控制单元，用于获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，并将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上；

出口含水率采集单元，用于获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值；

PID反馈控制单元，用于建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

优选的，还包括：

入口含水率采集单元，用于获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率；

差值计算单元，用于建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值；

前馈控制单元，用于在一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0时，控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

优选的，还包括：

风速调节单元，用于获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

优选的，还包括：

增湿水调节单元，用于获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

优选的，还包括：

排潮调节单元，用于获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统，通过出口含水率的目标值和实测值的偏差值进行PID反馈控制，使出口含水率按所述目标值进行控制，解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，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是本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法示意图。

图2是本发明提供的叶丝加料出口含水率的前馈控制方法示意图。

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。

针对当前叶丝加料过程中料液利用率低的问题。本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法及系统，通过出口含水率的目标值和实测值的偏差值进行PID反馈控制，使出口含水率按所述目标值进行控制，解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，提升生产过程质量控制能力。

如图1所示，一种叶丝加料的加工参数的控制方法，包括：

S1：获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，如果所述蒸汽压力处于设定范围内，则将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上，否则调节所述蒸汽压力或热风风速，使料液均匀喷洒。

S2：获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值。

S3：建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

具体地，通过调节引射料液的蒸汽压力能使料液喷洒的均匀性得到调节，如果蒸汽压力过小，可能会造成喷洒范围较小，在热风冲击中产生雾滴较大，造成喷洒不均匀。为了使喷洒均匀，蒸汽压力过小时可适当减小热风风速，蒸汽压力过大时可适应增大热风风速，以便形成更小雾滴。在叶丝加料工序中是将叶丝送入加料设备中进行的，叶丝加料时对加料工艺参数进行调整，其中比较关键性的加料工艺参数包括：带料蒸汽压力、加料热风温度和由加料设备热风风机频率控制的热风风速等。本方法通过建立PID反馈控制模型，并将出口含水率的实测值与目标值的偏差值作为PID反馈控制的输入，通过自适应学习，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。如果出口含水率的实测值大于目标值，则通过PID反馈控制模型对热风温度进行升温控制；如果出口含水率的实测值小于目标值，则通过PID反馈控制模型对热风温度进行降温温控制，进而调节出口含水率。该方法能提高批次内出口含水率控制的稳定性，能提升生产过程质量控制能力。

如图2所示，该方法还包括：

S4：获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率。

S5：建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值。

S6：如果一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0，则控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

在实际应用中，为了识别叶丝的入口含水率的变化趋势，可采用移动滑窗的方法进行监测，在设定时间段内采集多个叶丝来料的入口含水率，并计算得到平均入口含水率。建立一个滑窗来监测当前入口含水率与平均入口含水率的差值，如果差值均大于或小于0，说明叶丝来料的入口含水率存在趋势增大或趋势减小，此时通过该预判对热风温度进行前馈控制，使出口含水率达到目标值，能减小出口含水率的波动，提高生产过程质量的稳定性。

该方法还包括：

S7：获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

在实际应用中，热风风速会对叶丝的出口含水率进行影响，热风风速越大，叶丝中的水风挥发越快。在叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值时，通过控制热风风机频率来控制热风风速，使叶丝的出口含水率按目标值进行控制。

该方法还包括：

S8：获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

在实际应用中，为了让料液能够更为均匀喷洒在叶丝上，可通过增湿水比例控制料液浓度，当然如果增湿水比例大时，叶丝出口含水率会升高，但如果增湿水比例过小时可能会造成料液浓度过大，喷洒不均匀。在叶丝出口含水率的实测值大于或小于目标值时，可通过降低或增加增湿水比例，以对出口含水率进行调整。

该方法还包括：

获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

在实际应用中，排潮风量直接影响加料机内的湿度，在排潮风量增大时，能使加料机的湿气减小，使叶丝的出口含水率减小。在叶丝出口含水率的实测值大于或小于目标值时，控制排潮风门开度的减小或增大，以调节排潮风量，进而使叶丝的出口含水率进行调整。

可见，本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制方法，通过对出口含水率的目标值和实测值的偏差值、热风温度、热风风速、增湿水比例或排潮风量进行调节，使出口含水率按所述目标值进行控制，解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，提升生产过程质量控制能力。

相应地，本发明还提供一种叶丝加料的加工参数的控制系统，包括：料液控制单元，用于获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，并将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上。出口含水率采集单元，用于获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值。PID反馈控制单元，用于建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

该系统还包括：入口含水率采集单元，用于获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率。差值计算单元，用于建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值。前馈控制单元，用于在一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0时，控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

该系统还包括：

风速调节单元，用于获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

增湿水调节单元，用于获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

排潮调节单元，用于获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

可见，本发明提供一种叶丝加料的加工参数的控制系统，通过出口含水率的目标值和实测值的偏差值进行PID反馈控制，使出口含水率按所述目标值进行控制，解决现有叶丝加料时缺少对加工参数的有效调控，易造成料液利用率较低的问题，能提高批次内叶丝的出口含水率和热风温度的稳定性，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)

1.一种叶丝加料的加工参数的控制方法，其特征在于，包括：

获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，如果所述蒸汽压力处于设定范围内，则将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上，否则调节所述蒸汽压力或热风风速，使料液均匀喷洒；

获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值；

建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

2.根据权利要求1所述的叶丝加料的加工参数的控制方法，其特征在于，还包括：

获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率；

建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值；

如果一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0，则控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

3.根据权利要求2所述的叶丝加料的加工参数的控制方法，其特征在于，还包括：

获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

4.根据权利要求3所述的叶丝加料的加工参数的控制方法，其特征在于，还包括：

获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

5.根据权利要求4所述的叶丝加料的加工参数的控制方法，其特征在于，还包括：

获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

6.一种叶丝加料的加工参数的控制系统，其特征在于，包括：

料液控制单元，用于获取引射料液的蒸汽压力和热风温度，并将料液按所述蒸汽压力投射到加料机内的叶丝上；

出口含水率采集单元，用于获取叶丝的出口含水率的目标值和实测值，并计算得到出口含水率的目标偏差值；

PID反馈控制单元，用于建立出口含水率的PID反馈控制模型，并根据所述目标偏差值调节所述热风温度，以使叶丝的出口含水率按所述目标值进行控制。

7.根据权利要求6所述的叶丝加料的加工参数的控制系统，其特征在于，还包括：

入口含水率采集单元，用于获取叶丝的入口含水率，并以设定时间段内的N次采集作为一个滑窗来计算叶丝的平均入口含水率；

差值计算单元，用于建立一个包括当前时刻在内的n次采样的入口含水率滑窗，并计算得到各个时刻的入口含水率与所述平均入口含水率的差值；

前馈控制单元，用于在一个滑窗内的所有时刻所对应的所述差值都大于或小于0时，控制所述热风温度在滑窗的第一个时刻所对应的出口时刻开始减小或增大，以对叶丝的出口含水率进行前馈控制。

8.根据权利要求7所述的叶丝加料的加工参数的控制系统，其特征在于，还包括：

风速调节单元，用于获取热风风速，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制热风风机频率减小或增大，以调节所述热风风速。

9.根据权利要求8所述的叶丝加料的加工参数的控制系统，其特征在于，还包括：

增湿水调节单元，用于获取增湿水比例，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制所述增湿水比例减小或增大。

10.根据权利要求9所述的叶丝加料的加工参数的控制系统，其特征在于，还包括：

排潮调节单元，用于获取排潮风量，如果叶丝出口含水率的所述实测值大于或小于所述目标值，则控制排潮风门开度的减小或增大。

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