CN114668164A - 基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统 - Google Patents
基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，本发明的主要设计构思在于，通过对自学习算法模型的训练，当训练精度达到优化控制目标时，使用PID控制器对松散回潮设备理论加水量进行实时自动修正，提供精准可靠的加水控制。由加水薄膜阀、PID运算控制器、工控机、数采模组、条形码扫码器、附带条形码的烟包以及传送带构建的自适应系统实现了不同牌号、批次的叶组配方的信息采集，并将采集数据信息分析模型应用于实时控制，同时为后续研究提供更多维度的信息。本发明不仅能提高松散回潮设备的出口含水率更加稳定，提升烟叶的加工工艺质量，而且能大量减少工人操作劳动强度和对人工调控经验的依赖性。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统。
背景技术
松散回潮作为烟草制丝线的首道加工工序对后续各工序工艺指标有着直接的影响，但由于不同等级片烟吸水能力不同、来料流量波动、测量滞后性、环境温湿度等因素的影响，出口含水率的波动性相对较大。
目前松散回潮工序对含水率的控制首先是对入口含水率、入口物料流量、出口含水率设定值等相关参数进行经验公式计算，以得到合适的理论加水量；然后通过对水流量阀门开度的PID计算调节，以实现实际水流量对理论加水量的追踪，进而使出口含水率达到理想范围。
而在实际调节过程中，由于同一批次内涉及多种不同地区、年份、等级的烟片，这种来料差异性体现出不同的吸水性能。现行使用的控制机制难以自动获取这一差异信息数据，从而无法使出口含水率稳定在预期范围，对此还需要额外投入人工辅助调节。
发明内容
鉴于上述，本发明旨在提供一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，以解决原料差异性对松散回潮机控制稳定性产生不良影响的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其中包括：加水薄膜阀、PID运算控制器、工控机、数采模组、条形码扫码器、附带条形码的烟包以及传送带；
所述条形码扫码器，用于实时采集进入松散回潮滚筒之前的所述传送带上的所述烟包的条形码信息；
所述数采模组，用于获取及存储所述条形码信息，以及用于将所述条形码信息解码后进行转发；
所述工控机，用于接收所述数采模组转发的所述条形码信息并利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令；
所述PID运算控制器，用于基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀进行控制调节。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述条形码扫码器设置在拆包工序之前的所述传送带一侧，并对预设的定向区域进行扫码识别。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于来料差异性的水量调控模型内置于所述工控机或预设在外部服务器中。
在其中至少一种可能的实现方式中，部署在松散回潮控制柜内的所述工控机与外部服务器通过以太网线连接。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于烟包差异性的水量调控模型采用大数据自学习迭代机制进行持续优化。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述水量控制指令包括经由所述水量调控模型处理得到的加水量修正值和/或基于已有经验获得的理论加水值。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀进行控制调节包括：
根据所述加水量修正值和/或所述理论加水值，确定目标加水量；
基于所述目标加水量向所述加水薄膜阀提供开度电信号，并根据反馈的实际加水量进行闭环控制。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令包括：
预先导入松散回潮仿真模型，并在线实时采集松散回潮工序的生产数据；
基于所述生产数据，在线验证并更新所述松散回潮仿真模型；
实时获取松散回潮设备的运行数据以及各个来料烟包信息；
在匹配所述运行数据以及所述来料烟包信息后，按当前的所述来料烟包信息划分出若干各数据段；
针对各个所述数据段进行修正与否分类统计；
根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值和/或无需修正的水量控制值。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值包括：
将分类确定为需要修正的所述数据段输入至所述水量调控模型得到修正数据；
将所述修正数据以及对应所述数据段的历史水量控制值输入至所述松散回潮仿真模型进行加水效果模拟；
确定针对当前来料烟包的所述水量调控模型并输出水量修正值。
在其中至少一种可能的实现方式中，所述条形码信息包括：所述烟包的产地、年份以及等级。
本发明的主要设计构思在于，通过前端工序对松散回潮来料差异性信息进行实时采集，并根据来料信息进行前馈控制的调整与修正，具体地，通过对自学习算法模型的训练，当训练精度达到优化控制目标时，使用PID控制器对松散回潮设备理论加水量进行实时自动修正，提供精准可靠的加水控制。由加水薄膜阀、PID运算控制器、工控机、数采模组、条形码扫码器、附带条形码的烟包以及传送带构建的自适应系统实现了不同牌号、批次的叶组配方的信息采集，并将采集数据信息分析模型应用于实时控制，同时为后续研究提供更多维度的信息。本发明不仅能提高松散回潮设备的出口含水率更加稳定，提升烟叶的加工工艺质量，而且能大量减少工人操作劳动强度和对人工调控经验的依赖性。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明实施例提供的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明提出了一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：松散回潮滚筒1、加水薄膜阀2、PID运算控制器3、工控机4、数采模组5、条形码扫码器6、附带条形码的烟包7以及传送带8。
所述条形码扫码器6，用于实时采集进入所述松散回潮滚筒1之前的所述传送带8上的所述烟包7的条形码信息，所述条形码信息具体可以包括：所述烟包7的产地、年份、等级等来料数据；
所述数采模组5，用于获取及存储所述条形码信息，以及用于将所述条形码信息解码后进行转发；
所述工控机4，用于接收所述数采模组5转发的所述条形码信息并利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令；
所述PID运算控制器3，用于基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀2进行控制调节。
进一步地，所述条形码扫码器6设置在所述烟包7进行拆包工序之前的所述传送带8一侧，并对预设的定向区域进行扫码识别。
进一步地，所述基于来料差异性的水量调控模型内置于所述工控机4或预设在外部服务器中。
基于此，部署在松散回潮控制柜内的所述工控机4与外部服务器通过以太网线连接。
进一步地，所述基于烟包差异性的水量调控模型采用大数据自学习迭代机制进行持续优化。
进一步地，所述水量控制指令包括经由所述水量调控模型处理得到的加水量修正值和/或基于已有经验获得的理论加水值(在一些实施例中也可以理解为无需修正的水量控制值)。也即是可理解地，来自模型的加水量修正值以及来自确定经验的理论加水量均可给到所述PID运算控制器3。
基于此，所述基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀进行控制调节包括：
根据所述加水量修正值和/或所述理论加水值，确定目标加水量；
基于所述目标加水量向所述加水薄膜阀2提供开度电信号，并根据反馈的实际加水量进行闭环控制，从而达到松散回朝工序可以根据不同产地、年份、等级等来料信息体现出的物料吸水性能差异性，进行自学习并进行自适应实时控制。
最后，还需要强调的是所述利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令包括：
预先导入松散回潮仿真模型，并在线实时采集松散回潮工序的生产数据；
基于所述生产数据，在线验证并更新所述松散回潮仿真模型；
实时获取松散回潮设备的运行数据以及各个来料烟包信息；
在匹配(例如可以匹配数据时间以及次序)所述运行数据以及所述来料烟包信息后，按当前的所述来料烟包信息划分出若干各数据段(如产地、年份、等级等)；
针对各个所述数据段进行修正与否分类统计(分类角度可以但不限于水量调控效果稳定性)；
根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值和/或无需修正的水量控制值。
基于此，所述根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值包括：
将分类确定为需要修正的所述数据段输入至所述水量调控模型得到修正数据；
将所述修正数据以及对应所述数据段的历史水量控制值输入至所述松散回潮仿真模型进行加水效果模拟；
确定针对当前来料烟包的所述水量调控模型并输出水量修正值，由此实现对应该烟包产地、年份、等级等数据的优化控制目标，并获得相应的基于来料差异性的水量调控模型，这样，下一个具有相同产地、年份、等级等数据的烟包由传送带输送来后，可以实时接入相应的控制信号。
综上所述，本发明的主要设计构思在于，通过前端工序对松散回潮来料差异性信息进行实时采集，并根据来料信息进行前馈控制的调整与修正，具体地，通过对自学习算法模型的训练，当训练精度达到优化控制目标时，使用PID控制器对松散回潮设备理论加水量进行实时自动修正，提供精准可靠的加水控制。由加水薄膜阀、PID运算控制器、工控机、数采模组、条形码扫码器、附带条形码的烟包以及传送带构建的自适应系统实现了不同牌号、批次的叶组配方的信息采集，并将采集数据信息分析模型应用于实时控制，同时为后续研究提供更多维度的信息。本发明不仅能提高松散回潮设备的出口含水率更加稳定，提升烟叶的加工工艺质量，而且能大量减少工人操作劳动强度和对人工调控经验的依赖性。经实际验证，松散回潮过程控制优化后的出口含水率CPK较传统调节模式有明显提高，由原来的均值1.0左右提升到1.33以上，随着烟叶的合格率上升，烟叶损耗也会减少，从而也降低了生产成本。
本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，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)
1.一种基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，包括：加水薄膜阀、PID运算控制器、工控机、数采模组、条形码扫码器、附带条形码的烟包以及传送带；
所述条形码扫码器，用于实时采集进入松散回潮滚筒之前的所述传送带上的所述烟包的条形码信息；
所述数采模组，用于获取及存储所述条形码信息，以及用于将所述条形码信息解码后进行转发；
所述工控机，用于接收所述数采模组转发的所述条形码信息并利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令；
所述PID运算控制器，用于基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀进行控制调节。
2.根据权利要求1所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述条形码扫码器设置在拆包工序之前的所述传送带一侧，并对预设的定向区域进行扫码识别。
3.根据权利要求1所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述基于来料差异性的水量调控模型内置于所述工控机或预设在外部服务器中。
4.根据权利要求3所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，部署在松散回潮控制柜内的所述工控机与外部服务器通过以太网线连接。
5.根据权利要求1所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述基于烟包差异性的水量调控模型采用大数据自学习迭代机制进行持续优化。
6.根据权利要求1所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述水量控制指令包括经由所述水量调控模型处理得到的加水量修正值和/或基于已有经验获得的理论加水值。
7.根据权利要求6所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述基于所述水量控制指令实时对所述加水薄膜阀进行控制调节包括：
根据所述加水量修正值和/或所述理论加水值，确定目标加水量；
基于所述目标加水量向所述加水薄膜阀提供开度电信号，并根据反馈的实际加水量进行闭环控制。
8.根据权利要求1所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述利用预先构建的基于来料差异性的水量调控模型进行处理后，输出水量控制指令包括：
预先导入松散回潮仿真模型，并在线实时采集松散回潮工序的生产数据；
基于所述生产数据，在线验证并更新所述松散回潮仿真模型；
实时获取松散回潮设备的运行数据以及各个来料烟包信息；
在匹配所述运行数据以及所述来料烟包信息后，按当前的所述来料烟包信息划分出若干各数据段；
针对各个所述数据段进行修正与否分类统计；
根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值和/或无需修正的水量控制值。
9.根据权利要求8所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述根据分类统计结果，对应输出由所述水量调控模型处理得到的水量修正值包括：
将分类确定为需要修正的所述数据段输入至所述水量调控模型得到修正数据；
将所述修正数据以及对应所述数据段的历史水量控制值输入至所述松散回潮仿真模型进行加水效果模拟；
确定针对当前来料烟包的所述水量调控模型并输出水量修正值。
10.根据权利要求1～9任一项所述的基于来料差异性的松散回潮加水量自适应控制系统，其特征在于，所述条形码信息包括：所述烟包的产地、年份以及等级。
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