CN113925190A - 一种烘丝机水分调节的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烘丝机水分调节的控制方法，包括：获取烘丝机内的滚筒内空气含水量及热风管道内的空气含水量，并计算得到烘丝机的实时除水量；获取烘丝机的出口空气含水量，并设置第一PID控制模型，将所述出口空气含水量和目标含水量作为所述第一PID控制模型的输入，以得到烘干机的目标除水量；设置第二PID控制模型，将所述实时除水量与所述目标除水量作为所述第二PID控制模型的输入，以得到目标热风风速；所述第一PID控制模型与所述第二PID控制模型形成串级PID调节结构，并根据所述目标热风风速对烘丝机的出口水分值进行PID调节。本发明能提高烘干机的水分调节的准确性，提高烟丝含水率控制的精确性。

Description

一种烘丝机水分调节的控制方法

技术领域

本发明涉及烟丝含水率调节技术领域，尤其涉及一种烘丝机水分调节的控制方法。

背景技术

烘丝过程是卷烟制丝工艺中一道重要工序，通过对烟丝加热干燥，使其达到一定水分以符合工艺要求，目的是提高烟丝的弹性和填充能力，改善烟丝质量。烘丝工艺对成品烟丝的填充值、碎丝率和香气特性等感官质量具有重要影响，而在烘丝工艺中烘丝出口水分和温度作为关键参数，其准确性和稳定性是烘丝效果的重要评价指标。

现有技术的顺流式烘丝机的生产控制，采用固定排潮管道风门开度、热风温度、筒体转速等参数，调节筒壁温度、和热风速度的方法来调节出口烟丝水分值。近年来，烟草行业的新研究认识到，筒壁温度是烘丝机所有参数中对巻烟产品内在品质和吸味风格影响最大的因素，加工过程中筒壁温度波动大意味着产品内在品质和吸味风格不稳定，因此筒壁温度大多恒定设置。现有采用热风系统改变烘丝机滚筒内温湿度的方法，使烟丝稳定的输出其内含有的水分，以影响出口水分，已成为烘丝机的主流控制方式。但大多数时候是采用参考出口水分的人工经验去调节热风速度，造成调节的滞后性和误差都相对较大。

发明内容

本发明提供一种烘丝机水分调节的控制方法，解决现有烘丝机对烟丝的水分调节存在误差和滞后性大的问题，能提高烘干机的水分调节的准确性，提高烟丝含水率控制的精确性。

为实现以下目的，本发明提供以下技术方案：

一种烘丝机水分调节的控制方法，包括：

获取烘丝机内的滚筒内空气含水量及热风管道内的空气含水量，并计算得到烘丝机的实时除水量；

获取烘丝机的出口空气含水量，并设置第一PID控制模型，将所述出口空气含水量和目标含水量作为所述第一PID控制模型的输入，以得到烘干机的目标除水量；

设置第二PID控制模型，将所述实时除水量与所述目标除水量作为所述第二PID控制模型的输入，以得到目标热风风速；

所述第一PID控制模型与所述第二PID控制模型形成串级PID调节结构，根据所述目标热风风速对烘丝机的出口水分值进行PID调节。

优选的，还包括：

当所述出口水分值大于第一阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行增值调节；

并在所述目标除水量大于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以增大热风进风量，进而增大所述实时除水量。

优选的，还包括：

当所述出口水分值小于第二阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行减值调节，所述第二阈值小于所述第一阈值；

并在所述目标除水量小于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以减小热风进风量，进而降低所述实时除水量，使所述实时除水量与所述目标除水量的差值减小。

优选的，还包括：

获取烘丝机入口的空气水分值、入口流量和所述实时除水量在每批次的平均值，并将所述平均值用于前馈控制工艺参数额定除水量作回归分析，以对额定除水量进行修正。

优选的，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，包括：

在烘丝机的滚筒后室设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集滚筒后室内的温度值、湿度值和压力值，并计算出滚筒内空气含水量。

优选的，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，还包括：

在滚筒后室上部的圆桶筛网内设置温度传感器和压力传感器，并在圆桶筛网内均匀布置多个湿度传感器，以获取滚筒内不同位置湿度的平均值；

设置压缩空气吹扫管对湿度传感器定时喷吹，以保证传感器的检测精度，并根据所述平均值计算出滚筒内空气含水量。

优选的，所述获取热风管道内的空气含水量，包括：

在热风管道内设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集热风管道内热风的温度值、湿度值和压力值，并计算出热风管道内的空气含水量。

优选的，所述计算得到烘丝机的实时除水量，包括：

在热风管道内设置风速传感器以获取管道内的热风速度，根据热风管道的内径，计算出热风进风量，将滚筒内空气含水量减去热风管道内空气含水量后，再乘以所述热风进风量，最后得到排潮管道每小时的实时除水量。

本发明提供一种烘丝机水分调节的控制方法，通过建立第一PID控制模型与第二PID控制模型，并形成串级PID调节结构，以对烘丝机的出口水分、实时除水量、热风速度组成两级串行的负反馈控制，解决现有烘丝机对烟丝的水分调节存在误差和滞后性大的问题，能提高烘干机的水分调节的准确性，提高烟丝含水率控制的精确性。

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是本发明提供的一种烘丝机水分调节的控制方法示意图。

图2是本发明提供的一种烘丝机水分调节的控制结构示意图。

图3是本发明提供的烘丝机结构示意图。

图4是本发明提供的圆桶筛网结构示意图。

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。

针对当前现有烘丝机对烟丝的水分调节存在误差和滞后性大的问题，本发明提供一种烘丝机水分调节的控制方法，解决现有烘丝机对烟丝的水分调节存在误差和滞后性大的问题，能提高烘干机的水分调节的准确性，提高烟丝含水率控制的精确性。

如图1和图2所示，一种烘丝机水分调节的控制方法，包括：

S1：获取烘丝机内的滚筒内空气含水量及热风管道内的空气含水量，并计算得到烘丝机的实时除水量。

S2：获取烘丝机的出口空气含水量，并设置第一PID控制模型，将所述出口空气含水量和目标含水量作为所述第一PID控制模型的输入，以得到烘干机的目标除水量。

S3：设置第二PID控制模型，将所述实时除水量与所述目标除水量作为所述第二PID控制模型的输入，以得到目标热风风速。

S4：所述第一PID控制模型与所述第二PID控制模型形成串级PID调节结构，并根据所述目标热风风速对烘丝机的出口水分值进行PID调节。

具体地，本方法采用根据出口水分调节目标除水量的第一PID控制模型作为外环，通过目标除水量与实时除水量差值调节热风速度的第二PID控制模型形成串级PID控制，最终稳定出口水分值。其中，第二PID控制模型包括有PID除水量控制模型和PID出口水分值控制模型。本方法采用实时除水量为串级PID的内环的副调节器，出口水分为串级PID的外环的主调节器，内环先稳定，外环后稳定。无论外部干扰从哪个地方进入烘丝机控制系统，都具有良好的可控性。在干扰因数未能使主调节发生作用前，很可能就被副调节以“先调”、“快调”、“粗调”所克服。剩余的干扰作用，再由主调、慢调、细调来克服。由于引入了一个副回路，能及早克服进入副回路的干扰对主参数的影响，又能保证被调的主参数在其它干扰作用下及时被调节，因此能大大提高出口水分控制精度，稳定出口水分。

该方法还包括：

当所述出口水分值大于第一阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行增值调节；并在所述目标除水量大于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以增大热风进风量，进而增大所述实时除水量。

该方法还包括：当所述出口水分值小于第二阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行减值调节，所述第二阈值小于所述第一阈值；并在所述目标除水量小于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以减小热风进风量，进而降低所述实时除水量，使所述实时除水量与所述目标除水量的差值减小。

该方法还包括：获取烘丝机入口的空气水分值、入口流量和所述实时除水量在每批次的平均值，并将所述平均值用于前馈控制工艺参数额定除水量作回归分析，以对额定除水量进行修正。

进一步，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，包括：在烘丝机的滚筒后室设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集滚筒后室内的温度值、湿度值和压力值，并计算出滚筒内空气含水量。

更进一步，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，还包括：在滚筒后室上部的圆桶筛网内设置温度传感器和压力传感器，并在圆桶筛网内均匀布置多个湿度传感器，以获取滚筒内不同位置湿度的平均值。设置压缩空气吹扫管对湿度传感器定时喷吹，以保证传感器的检测精度，并根据所述平均值计算出滚筒内空气含水量。

进一步，所述获取热风管道内的空气含水量，包括：在热风管道内设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集热风管道内热风的温度值、湿度值和压力值，并计算出热风管道内的空气含水量。

进一步，所述计算得到烘丝机的实时除水量，包括：在热风管道内设置风速传感器以获取管道内的热风速度，根据热风管道的内径，计算出热风进风量，将滚筒内空气含水量减去热风管道内空气含水量后，再乘以所述热风进风量，最后得到排潮管道每小时的实时除水量。

在实际应用中，如图3和图4所示，热风风机从烘丝机外抽取新鲜风通过新风口2进入管道3，新鲜风经过蒸汽能源的散热器加热后，会被向上管道上安装的度传感器检测，通过调整散热器管道入口蒸汽压力，使新风加热至工艺参数设定的热风温度后，变成热风，向上分为两路，一路向前热风向前管道4进入滚筒1，一路向后热风向后管道5直接进入排潮管道。向前管道上布置由相对湿度传感器、风速传感器、压力传感器，采集相对湿度值、管道内压力值和温度值后，计算出此时每公斤空气含水量。从滚筒1入口进入的烟丝被烘烤后，水分散发到空气，导致滚筒内空气含水量会升高，当热风管道吹入的干燥热风进入滚筒后，使滚筒内空气含水量下降。在滚筒后室6上部的圆桶筛网7内布置温度传感器9、相对湿度传感器8、压力传感器10；因滚筒内粉尘较大，相对湿度传感器增加定时的压缩空气气管11喷吹，保证传感器检测精度；因为滚筒内湿度分布不均匀，滚筒内均匀布置多个相对湿度传感器，取其平均值，得到准确相对湿度值；计算出此处的空气中含水量；滚筒含水量减去热风含水量得到差值。再根据热风速度，换算出滚筒内每小时换气量，与前述差值相乘，即得到烘丝机每小时的实时除水量。

可见，本发明提供一种烘丝机水分调节的控制方法，通过建立第一PID控制模型与第二PID控制模型，并形成串级PID调节结构，以对烘丝机的出口水分、实时除水量、热风速度组成两级串行的负反馈控制，解决现有烘丝机对烟丝的水分调节存在误差和滞后性大的问题，能提高烘干机的水分调节的准确性，提高烟丝含水率控制的精确性。

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 (8)

1.一种烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，包括：

获取烘丝机内的滚筒内空气含水量及热风管道内的空气含水量，并计算得到烘丝机的实时除水量；

获取烘丝机的出口空气含水量，并设置第一PID控制模型，将所述出口空气含水量和目标含水量作为所述第一PID控制模型的输入，以得到烘干机的目标除水量；

设置第二PID控制模型，将所述实时除水量与所述目标除水量作为所述第二PID控制模型的输入，以得到目标热风风速；

所述第一PID控制模型与所述第二PID控制模型形成串级PID调节结构，并根据所述目标热风风速对烘丝机的出口水分值进行PID调节。

2.根据权利要求1所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述出口水分值大于第一阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行增值调节；

并在所述目标除水量大于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以增大热风进风量，进而增大所述实时除水量。

3.根据权利要求2所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述出口水分值小于第二阈值时，通过所述第一PID控制模型对所述目标除水量进行减值调节，所述第二阈值小于所述第一阈值；

并在所述目标除水量小于所述实时除水量时，通过第二PID控制模型调整热风管道风门开度，以减小热风进风量，进而降低所述实时除水量，使所述实时除水量与所述目标除水量的差值减小。

4.根据权利要求3所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，还包括：

获取烘丝机入口的空气水分值、入口流量和所述实时除水量在每批次的平均值，并将所述平均值用于前馈控制工艺参数额定除水量作回归分析，以对额定除水量进行修正。

5.根据权利要求4所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，包括：

在烘丝机的滚筒后室设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集滚筒后室内的温度值、湿度值和压力值，并计算出滚筒内空气含水量。

6.根据权利要求5所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，所述获取烘丝机内的滚筒内空气含水量，还包括：

在滚筒后室上部的圆桶筛网内设置温度传感器和压力传感器，并在圆桶筛网内均匀布置多个湿度传感器，以获取滚筒内不同位置湿度的平均值；

设置压缩空气吹扫管对湿度传感器定时喷吹，以保证传感器的检测精度，并根据所述平均值计算出滚筒内空气含水量。

7.根据权利要求6所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，所述获取热风管道内的空气含水量，包括：

在热风管道内设置温度传感器、湿度传感器和压力传感器，以采集热风管道内热风的温度值、湿度值和压力值，并计算出热风管道内的空气含水量。

8.根据权利要求7所述的烘丝机水分调节的控制方法，其特征在于，所述计算得到烘丝机的实时除水量，包括：

在热风管道内设置风速传感器以获取管道内的热风速度，根据热风管道的内径，计算出热风进风量，将滚筒内空气含水量减去热风管道内空气含水量后，再乘以所述热风进风量，最后得到排潮管道每小时的实时除水量。

Images