CN115067544A - 一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法，其中自动控制系统包括滤棒衡量喂料控制系统、施胶量校准系统及上位机。本技术方案通过确定滤棒成型机针对滤棒的丝束用量，反向确定滤棒成型机输丝辊的转速，对应的施加于丝束上的张力大小，一级张力检测控制器通过检测丝束张力的变化，对第一控制辊的转速进行相应的调整，并以此类推，二级张力检测控制器通过检测第一控制辊的线速度的变化，对第二控制辊的转速进行相应的调整，以此保证提供给滤棒成型机的丝束的量的衡定。通过在滤棒成型设备安装自动取样装置、加上位机及输送装置，实现对三乙酯甘油酯施加系统的准确控制，及对每支滤棒三乙酸甘油酯施加量的精准控制。
Description
技术领域
本发明属于卷烟滤棒生产控制技术领域，具体涉及一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法。
背景技术
卷烟滤棒对卷烟烟气中某些物质起到截留过滤作用，减少吸入烟气中有害物质，缓解吸烟与健康的矛盾；卷烟滤棒指标稳定性对卷烟卷制质量、指标稳定性、烟气有害物质截留效率以及抽吸感官体验均有直接影响，尤其是成型滤棒压降稳定性。目前的卷烟滤棒生产中均采用提拉打包丝束方式实现丝束包开松以及供丝喂料，由于来料丝束包打包密度、打包压痕密度等丝束内部粘连程度差异以及提拉开松喂料方式下丝束包高度降低致使丝束拉力变化导致丝束喂料量不均衡产生滤棒质量指标波动问题。
在卷烟滤棒加工过程中，三乙酸甘油酯是重要的添加剂之一，可以促进滤棒快速固化，保证滤棒有足够的硬度，满足后工序加工需要；若三乙酸甘油酯施加量偏低将导致滤棒硬度偏低，并给烟支卷制带来质量隐患；若三乙酸甘油酯施加量偏高将导致滤棒出现融孔质量风险；另外，滤棒三乙酸甘油酯的施加量对卷烟烟气成分的截留效率也有一定的影响。为此，滤棒三乙酸甘油酯的精准施加是保证铲平质量的重要环节。但是滤棒成型设备显示的三乙酸甘油酯施加量是根据滤棒成型速度、三乙酸甘油酯流量机械换算的滤棒三乙酸甘油酯施加量，并不是实际加入滤棒中的三乙酸甘油酯量；工艺人员对滤棒三乙酸甘油酯含量的离线测定频次较低，调整滞后性较大、系统误差偏大。
发明内容
本发明的目的是提供一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法，以解决上述问题。
为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统，包括在线综合测试台自动校准系统、滤棒衡量喂料控制系统、施胶量校准系统及上位机；
在线综合测试台自动校准系统与上位机电信号连接，上位机的存储模块内存入滤棒成型过程加工参数标准数据，在滤棒成型生产前依据滤棒成型过程加工参数标准数据对各生产设备对应的综合测试台进行自动校准；
所述滤棒衡量喂料控制系统包括导丝环、丝束防翻转控制器、第一控制辊、一级张力检测控制器、第二控制辊、二级张力检测控制器及滤棒成型机输丝辊；
从丝束包提起的丝束依次通过导丝环、丝束防翻转控制器、第二控制辊、二级张力检测控制器、第一控制辊、一级张力检测控制器及滤棒成型机输丝辊；
所述施胶量校准系统包括自动取样装置、输送装置及重量检测装置；所述自动取样装置设置于滤棒成型机上，所述输送装置分别连接自动取样装置及重量检测装置；
所述上位机分别与滤棒成型机、一级张力检测控制器、二级张力检测控制器、自动取样装置、输送装置及重量检测装置电信号连接。
进一步的，所述二级张力检测控制器施加于丝束上的张力大于所述一级张力检测控制器施加于丝束上的张力。
进一步的，所述二级张力检测控制器以第一控制辊的线速度为基准控制第二控制辊的转速；所述一级张力检测控制器以滤棒成型机输丝辊的线速度为基准控制第一控制辊的转速。
一种卷烟滤棒生产过程自动控制方法，利用上述任一项的卷烟滤棒生产过程自动控制系统，包括滤棒衡量喂料控制方法及施胶量校准控制方法；
所述滤棒衡量喂料控制方法包括以下步骤：
S11、确定滤棒成型机进料丝束量范围所对应的滤棒成型机输丝辊转速范围，并依据滤棒成型机输丝辊转速范围确定滤棒成型机输丝辊的线速度范围，并确定滤棒成型机输丝辊线速度范围对应的线束拉力范围，将上述数据作为标准存储于上位机内；
S12、一级张力检测控制器检测供给滤棒成型机输丝辊的丝束实时张力，并传输给上位机，上位机将丝束实时张力与标准范围进行比对，若丝束实时张力在标准范围内，上位机不向一级张力检测控制器发送控制信号，若丝束实时张力低于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送减速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊减速；若丝束实时张力高于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送增速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊增速；
S13、步骤S12的第一控制辊转速调整后，第一控制辊的实时线速度由一级张力检测控制器传送给上位机，上位机将第一控制辊的实时线速度传送给二级张力检测控制器，二级张力检测控制器以第一控制辊的实时线速度为基准对第二控制辊的转速进行相应的调整；
所述施胶量校准控制方法包括以下步骤：
S21、在滤棒成型机进入稳态生产后，上位机发送采样指令给滤棒成型机上的自动取样装置，自动取样装置按规定数量提取施胶滤棒，同时，滤棒成型机根据上位机指令关闭其三乙酸甘油酯施加系统后，由自动取样装置提取规定数量的空白滤棒；
S22、步骤S21采样完成后，上位机控制输送装置将样品依次发送至重量检测装置进行称重，并将称重结果数据传输至上位机；
S23、上位机根据称重结果数据计算得到滤棒的三乙酸甘油酯的实际施加量；
S24、上位机根据步骤S23计算得到三乙酸甘油酯的实际施加量与滤棒成型设备滤棒的三乙酸甘油酯施加量的设定值的偏差，向滤棒成型设备发送相应的校准指令。
进一步的，在卷烟滤棒生产过程自动控制之前还包括在线综合测试台自动校准系统利用存储于上位机的存储模块内的滤棒成型过程加工参数标准数据，在滤棒成型生产前依据滤棒成型过程加工参数标准数据对各生产设备对应的综合测试台进行自动校准。
进一步的，步骤S21中，提取施胶滤棒的数量与提取空白滤棒的数量相同。
进一步的，步骤S23中，以施胶滤棒的重量减去空白滤棒的重量差值减去空白滤棒的数量得到每支滤棒三乙酸甘油酯的实际施加量。
进一步的，步骤S24中，若偏差在设定范围内，上位机不向滤棒成型机发送校准指令，若偏差超过设定范围，上位机发送指令至滤棒成型机对三乙酸甘油酯施加系统进行校准。
本发明的有益效果是：
本技术方案通过确定滤棒成型机针对设定型号的滤棒的丝束用量，反向确定滤棒成型机输丝辊的转速，对应的线束度及对应施加于丝束上的张力大小，二级张力检测控制器通过检测提供给滤棒成型机输丝辊的丝束张力的变化，对前序的第二控制辊的转速进行相应的调整，并以此类推，一级张力检测控制器通过检测第二控制辊的线速度的变化，对前序的第一控制辊的转速进行相应的调整，以此保证提供给滤棒成型机的丝束的量的衡定。
本技术方案通过在滤棒成型设备安装自动取样装置、加上位机及输送装置，实现对三乙酯甘油酯施加系统的准确控制，及对每支滤棒三乙酸甘油酯施加量的精准控制。
附图说明
图1为本发明滤棒衡量喂料控制系统示意图。
附图标记说明：
1—滤棒成型机输丝辊，2--一级张力检测控制器，3—第一控制辊，4—二级张力检测控制器，5—第二控制辊，6--丝束防翻转控制器，7—导丝环，8—丝束，9—丝束包。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案进行详细的说明，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，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本申请提供一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统，包括在线综合测试台自动校准系统、滤棒衡量喂料控制系统、施胶量校准系统及上位机。
在线综合测试台自动校准系统与上位机电信号连接，上位机的存储模块内存入滤棒成型过程加工参数标准数据，在滤棒成型生产前依据滤棒成型过程加工参数标准数据对各生产设备对应的综合测试台进行自动校准。具体的，操作人员在上位机中确定生产滤棒的品规(品规为本领域的常规名称，用于对应滤棒的各指标数据)并将相应规格滤棒生产用辅料准备就绪后触发上位机生产信号，上位机控制滤棒衡量喂料控制系统、滤棒成型设备、在线检测设备按该规格滤棒加工参数及检测标准进行生产及检测，首要的上位机控制施胶量校准系统、在线综合测试台自动校准系统进行校准，校准后上位机根据在线综合测试台检测指标结果以及指标控制标准对滤棒衡量喂料控制系统、滤棒成型设备对应指标调控位置进行自动调控，使检测滤棒指标结果满足滤棒对应指标质量控制标准。关于在线综合测试台自动校准系统进行校准的方法见申请人的另一名称为，一种综合测试台自动校准的方法，在此申请人不进行重复说明。
如图1所示，滤棒衡量喂料控制系统包括导丝环7、丝束防翻转控制器6、第一控制辊3、一级张力检测控制器2、第二控制辊5、二级张力检测控制器4及滤棒成型机输丝辊1。
从丝束包9提起的丝束8依次通过导丝环、丝束防翻转控制器、第二控制辊、二级张力检测控制器、第一控制辊、一级张力检测控制器及滤棒成型机输丝辊。
对于丝束包的位置上下的调整通过专门的调整机构进行，该机构为现有技术，本技术方案中没有针对该机构进行改进，在此不进行说明或介绍。
本技术方案根据滤棒实际生产过程，丝束断裂张力大于二级张力检测控制器施加于丝束上的张力大于一级张力检测控制器施加于丝束上的张力，且均大于0。
在本申请的技术方案中，第一控制辊的转速与第二控制辊的转速不相同，以此来实现丝束在供应给滤棒成型机前的调整，若是第一控制辊的转速与第二控制辊的转速相同，通常无法实现本申请的技术方案，但是在调整过程中，会出现第一控制辊的转速与第二控制辊的转速相同的情况，此时，是符合本申请的技术方案的，但是这一情况仅存在动态的相同及动态调整过程中，在调整后的稳定运行过程中，不应当出现此情况。
在本申请的技术方案中，不论是第一控制辊、第二控制辊及滤棒成型机输丝辊，当转速提高时，供应丝束量会减小，拉力增加，当转速降低时，供应丝束量会增加，拉力减小。
本申请的技术方案中，二级张力检测控制器以第一控制辊的线速度为基准控制第二控制辊的转速。一级张力检测控制器以滤棒成型机输丝辊的线速度为基准控制第一控制辊的转速。
本申请的施胶量校准系统包括自动取样装置、输送装置及重量检测装置；自动取样装置设置于滤棒成型机上，输送装置分别连接自动取样装置及重量检测装置。
自动取样装置安装于滤棒成型设备上且与滤棒成型设备电信号连接；本申请的滤棒成型设备为现有技术，并没有对滤棒成型设备进行结构的改进，并且本申请的自动取样装置也采用现有技术，在现有技术中，关于自动取样装置的种类或型号均较多，所有现用于滤棒取样或卷烟的烟支取样的自动取样装置均能够用于本申请中用于对滤棒的取样，本领域的技术人员或者企业根据本企业的需要，可以选用任一型号的自动取样装置用于本技术方案中。并且本申请的技术方案并不是要保护自动取样装置，而仅是利用取样装置，为此本技术方案中不对自动取样装置的结构进行详细的说明，并不表明申请人对此公开不充分。
上位机分别与滤棒成型机、一级张力检测控制器、二级张力检测控制器、自动取样装置、输送装置及重量检测装置电信号连接。本申请的上位机为现常规的控制器，比如PLC控制器、工控机、单片机或控制模块等，能够实现对本申请相应的控制指令的发送、计算或接收参数的输入等。
本申请还提供一种卷烟滤棒生产过程自动控制方法，利用上述任一项的卷烟滤棒生产过程自动控制系统，包括滤棒衡量喂料控制方法及施胶量校准控制方法；
滤棒衡量喂料控制方法包括以下步骤：
S11、确定滤棒成型机进料丝束量范围所对应的滤棒成型机输丝辊转速范围，并依据滤棒成型机输丝辊转速范围确定滤棒成型机输丝辊的线速度范围，并确定滤棒成型机输丝辊线速度范围对应的线束拉力范围，将上述数据作为标准存储于上位机内。这些范围能够保证生产的滤棒的重量在相对衡定的范围内，并且滤棒内丝束的密度是均匀的，这些范围值根据生产的滤棒的实际情况通过检测或测试等方式得到。
这一丝束拉力范围是保证供应给滤棒成型机内的丝束量衡定的基础，在生产实际中，当丝束的拉力增加时，丝束的横截面会减小，在确定长度的情况下，丝束的重量下降，当丝束的拉力降低时，丝束的横截面增加，类似于丝束产生一定的量的堆积的情况，此时，丝束的确定长度下的重量增加，因此会影响到成品滤棒的质量。
S12、一级张力检测控制器检测供给滤棒成型机输丝辊的丝束实时张力，并传输给上位机，上位机将丝束实时张力与标准范围进行比对，若丝束实时张力在标准范围内，上位机不向一级张力检测控制器发送控制信号，若丝束实时张力低于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送减速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊减速；若丝束实时张力高于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送增速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊增速。
S13、步骤S12的第一控制辊转速调整后，第一控制辊的实时线速度由一级张力检测控制器传送给上位机，上位机将第一控制辊的实时线速度传送给二级张力检测控制器，二级张力检测控制器以第一控制辊的实时线速度为基准对第二控制辊的转速进行相应的调整。
二级张力检测控制器尽可能使丝束拉伸，消除丝束包打包密度、打包压痕密度等丝束内部粘连程度差异以及提拉开松喂料方式下丝束包高度降低、拉伸丝束带角度变化导致的丝束拉伸波动。
本申请的施胶量校准控制方法包括以下步骤：
S21、在滤棒成型机进入稳态生产后，上位机发送采样指令给滤棒成型机上的自动取样装置，自动取样装置按规定数量提取施胶滤棒，同时，滤棒成型机根据上位机指令关闭其三乙酸甘油酯施加系统后，由自动取样装置提取规定数量的空白滤棒。
此部分的滤棒成型设备进入稳态生产的确定方式有多种，比如以时间为节点，设备启动运行多长时间(比如5分钟)后表示进入稳态生产，或者通过多次主动的采样，样品的合格率达到设定要求时，认为滤棒成型设备进入稳态生产。
上位机根据相应的程序设计，按设定的时间间隔向滤棒成型设备发送采样指令，这一时间间隔通常为固定的，比如5分钟、10分钟、15分钟等，在本申请的技术方案中，为了提高滤棒质量的精准性，可以相应缩小采样间隔，比如间隔3分钟、2分钟或1分钟等，但是考虑到生产的稳定性，最佳选择为间隔5分钟至10分钟之间。
在此以10支为例进行说明，为了实现精准的控制，不建议单次取样的样品数量过多，因为样品数量过多后的数据会导致偏差减小，与掩盖实际的生产过程中出现的问题。因此，本实施例中，提取的施胶滤棒和空白滤棒均以10支为例进行说明，在此需要说明的是，每次取样的施胶滤棒与空白滤棒的数量必需相同。
S22、步骤S21采样完成后，上位机控制输送装置将样品依次发送至重量检测装置进行称重，并将称重结果数据传输至上位机。
S23、上位机根据称重结果数据计算得到滤棒的三乙酸甘油酯的实际施加量；以施胶滤棒的重量减去空白滤棒的重量差值除以空白滤棒的数量得到每支滤棒三乙酸甘油酯的实际施加量。
S24、上位机根据步骤S23计算得到三乙酸甘油酯的实际施加量与滤棒成型设备滤棒的三乙酸甘油酯施加量的设定值的偏差，向滤棒成型设备发送相应的校准指令。
具体的步骤S24中，若偏差在设定范围内，上位机不向滤棒成型设备发送校准指令，若偏差的绝对值超过设定范围，上位机发送指令至滤棒成型设备对三乙酸甘油酯施加设备进行校准，若是低于设定范围，通过增加三乙酸甘油酯施加设备的施加量，若高于设定范围，减少三乙酸甘油酯施加设备的施加量。在此需要说明的是，此处的校准是滤棒成型设备对三乙酸甘油酯施加设备的校准，用于调整三乙酸甘油酯施加设备的三乙酸甘油酯的施加量。
在进行三乙酸甘油酯施加设备调整的同时，上位机根据每支滤棒三乙酸甘油酯的实际施加量与每支滤棒三乙酸甘油酯施加标准量的偏差对滤棒成型设备的三乙酸甘油酯的施加设定值进行校准。若是偏差大于设定值，则说明三乙酸甘油酯施加设备的三乙酸甘油酯的设定值高，应当降低三乙酸甘油酯施加设备的三乙酸甘油酯施加设定值；若是偏差小于设定值，则说明三乙酸甘油酯施加设备的三乙酸甘油酯的设定值低，应当提高三乙酸甘油酯施加设备的三乙酸甘油酯施加设定值。
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 (8)
1.一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统，其特征在于，包括在线综合测试台自动校准系统、滤棒衡量喂料控制系统、施胶量校准系统及上位机；
在线综合测试台自动校准系统与上位机电信号连接，上位机的存储模块内存入滤棒成型过程加工参数标准数据，在滤棒成型生产前依据滤棒成型过程加工参数标准数据对各生产设备对应的综合测试台进行自动校准；
所述滤棒衡量喂料控制系统包括导丝环、丝束防翻转控制器、第一控制辊、一级张力检测控制器、第二控制辊、二级张力检测控制器及滤棒成型机输丝辊；
从丝束包提起的丝束依次通过导丝环、丝束防翻转控制器、第二控制辊、二级张力检测控制器、第一控制辊、一级张力检测控制器及滤棒成型机输丝辊；
所述施胶量校准系统包括自动取样装置、输送装置及重量检测装置；所述自动取样装置设置于滤棒成型机上，所述输送装置分别连接自动取样装置及重量检测装置；
所述上位机分别与滤棒成型机、一级张力检测控制器、二级张力检测控制器、自动取样装置、输送装置及重量检测装置电信号连接。
2.根据权利要求1所述的卷烟滤棒生产过程自动控制系统，其特征在于，所述二级张力检测控制器施加于丝束上的张力大于所述一级张力检测控制器施加于丝束上的张力。
3.根据权利要求1所述的卷烟滤棒生产过程自动控制系统，其特征在于，所述二级张力检测控制器以第一控制辊的线速度为基准控制第二控制辊的转速；所述一级张力检测控制器以滤棒成型机输丝辊的线速度为基准控制第一控制辊的转速。
4.一种卷烟滤棒生产过程自动控制方法，利用上述权利要求1至3中任一项的卷烟滤棒生产过程自动控制系统，其特征在于，包括滤棒衡量喂料控制方法及施胶量校准控制方法；
所述滤棒衡量喂料控制方法包括以下步骤：
S11、确定滤棒成型机进料丝束量范围所对应的滤棒成型机输丝辊转速范围，并依据滤棒成型机输丝辊转速范围确定滤棒成型机输丝辊的线速度范围，并确定滤棒成型机输丝辊线速度范围对应的线束拉力范围，将上述数据作为标准存储于上位机内；
S12、一级张力检测控制器检测供给滤棒成型机输丝辊的丝束实时张力，并传输给上位机，上位机将丝束实时张力与标准范围进行比对，若丝束实时张力在标准范围内，上位机不向一级张力检测控制器发送控制信号，若丝束实时张力低于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送减速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊减速；若丝束实时张力高于标准范围，上位机向一级张力检测控制器发送增速信号，一级张力检测控制器控制第一控制辊增速；
S13、步骤S12的第一控制辊转速调整后，第一控制辊的实时线速度由一级张力检测控制器传送给上位机，上位机将第一控制辊的实时线速度传送给二级张力检测控制器，二级张力检测控制器以第一控制辊的实时线速度为基准对第二控制辊的转速进行相应的调整；
所述施胶量校准控制方法包括以下步骤：
S21、在滤棒成型机进入稳态生产后，上位机发送采样指令给滤棒成型机上的自动取样装置，自动取样装置按规定数量提取施胶滤棒，同时，滤棒成型机根据上位机指令关闭其三乙酸甘油酯施加系统后，由自动取样装置提取规定数量的空白滤棒；
S22、步骤S21采样完成后，上位机控制输送装置将样品依次发送至重量检测装置进行称重，并将称重结果数据传输至上位机；
S23、上位机根据称重结果数据计算得到滤棒的三乙酸甘油酯的实际施加量；
S24、上位机根据步骤S23计算得到三乙酸甘油酯的实际施加量与滤棒成型设备滤棒的三乙酸甘油酯施加量的设定值的偏差，向滤棒成型设备发送相应的校准指令。
5.根据权利要求4所述的卷烟滤棒生产过程自动控制方法，其特征在于，在卷烟滤棒生产过程自动控制之前还包括在线综合测试台自动校准系统利用存储于上位机的存储模块内的滤棒成型过程加工参数标准数据，在滤棒成型生产前依据滤棒成型过程加工参数标准数据对各生产设备对应的综合测试台进行自动校准。
6.根据权利要求4所述的卷烟滤棒生产过程自动控制方法，其特征在于，步骤S21中，提取施胶滤棒的数量与提取空白滤棒的数量相同。
7.根据权利要求4所述的卷烟滤棒生产过程自动控制方法，其特征在于，步骤S23中，以施胶滤棒的重量减去空白滤棒的重量差值减去空白滤棒的数量得到每支滤棒三乙酸甘油酯的实际施加量。
8.根据权利要求4所述的卷烟滤棒生产过程自动控制方法，其特征在于，步骤S24中，若偏差在设定范围内，上位机不向滤棒成型机发送校准指令，若偏差超过设定范围，上位机发送指令至滤棒成型机对三乙酸甘油酯施加系统进行校准。
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| CN202210799715.2A CN115067544A (zh) | 2022-07-06 | 2022-07-06 | 一种卷烟滤棒生产过程自动控制系统及控制方法 |
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| CN (1) | CN115067544A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111436649A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-24 | 南通烟滤嘴有限责任公司 | 滤棒周长的自动调整机构 |
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2022
- 2022-07-06 CN CN202210799715.2A patent/CN115067544A/zh active Pending
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