CN209182666U - 一种产品化学成分的均质化加工调控系统 - Google Patents

Abstract

一种产品化学成分的均质化加工调控系统，包括通过输送设备(14)顺序连接的原料装箱设备(1)、设置有监控系统的原料库(2)、半成品加工设备(3)、设置有监控系统的半成品缓存库(4)、半成品投料生产设备(5)、后台控制系统；原料装箱设备、半成品加工设备和半成品投料生产设备的控制系统以及原料库、半成品缓存库的监控系统、所设置的第一化学成分采集装置(6)、第二化学成分采集装置(7)、第一在线监测装置(8)、第二在线监测装置(9)、第三在线监测装置(10)、第四在线监测装置(11)和第三化学成分采集装置(12)均与后台控制系统通过网络连接。本实用新型可进行生产的多环节调控，实现边采集、边调控、边生产的均质化生产加工调控。

Description

一种产品化学成分的均质化加工调控系统

技术领域

本实用新型涉及农产品、食品、药品、化工产品等生产过程中，对产品化学成分进行均质化调控的系统技术领域，通过使用电子仪器检测原料化学成分，使用计算机控制系统根据原料化学成分信息自动搭配、组合原料，生产加工出满足预期比例、化学成分的成品。

背景技术

随着科学技术的不断进步，传统的原料加工已经从普通的物理指标控制转向内在化学指标控制。例如烟草打叶复烤加工，以前主要考核的是叶中含梗率、大中片率、出片率等指标，经过多年发展，这类物理指标相应的考核标准和控制措施均已日趋成熟，人们关注的技术控制指标开始转向烟碱、糖碱比等与烟草品质关系更为密切的化学成分相关指标。

按照目前的生产原料均质化加工流程，必须在所有原料全部到货后，取样人员采用对角取样法或者九点取样法从一定区域内抽取部分样品来进行化学成分离线分析，分析完成后采用EXCEL进行配方计算。这种方法耗费时间、人力，如果原料量较大，需要花费数天甚至数周的时间来进行取样、制样和配方计算，对操作人员责任心、专业素质要求极高。此外，这种方法人工参与的环节较多，不具有可控性，只要任何一个环节出现纰漏都将影响最终加工结果；由于取样的局限性(量大时难以所有原料都进行离线分析)，取样数据本身就存在一定的偶然性，往往加工结果跟预期出现的偏差较大。

随着采集技术和计算机控制系统技术的不断发展，许多企业已经开始将在线化学成分采集设备应用到生产线上，结合生产线控制、计算机系统控制进行生产精加工。但现有的生产原料均质化加工控制系统都只能针对整个生产工艺中的某一个生产环节(工序)进行调控，如果需要调控的生产环节多，就必须对调控系统重新调整；此外，现有的生产原料均质化加工在执行时，都必须要等待原料化学成分信息采集完毕后即原料全部入库后才能开始调控，生产效率低，在实际生产中执行的难度比较高。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种基于产品化学成分的均质化加工调控系统，可根据实际需要进行柔性配置，进行多环节调控，实现边采集、边调控、边生产的均质化生产加工调控。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种产品化学成分的均质化加工调控系统，包括通过输送设备顺序连接的原料装箱设备、设置有监控系统的原料库、半成品加工设备、设置有监控系统的半成品缓存库、半成品投料生产设备、后台控制系统；在原料装箱设备上方设置有第一化学成分采集装置，在半成品加工设备的装箱位置设置有第二化学成分采集装置，在半成品加工设备的出料端设置有第一在线监测装置，在半成品缓存库的出料端设置有第二在线监测装置，在半成品投料生产设备上设置有第三在线监测装置，在半成品投料生产设备出料端设置有第四在线监测装置和第三化学成分采集装置；原料装箱设备的控制系统、原料库的监控系统、半成品缓存库的监控系统、半成品加工设备的控制系统、半成品投料生产设备的控制系统均与后台控制系统通过网络连接；所述第一化学成分采集装置、第二化学成分采集装置、第三化学成分采集装置、第一在线监测装置、第二在线监测装置、第三在线监测装置、第四在线监测装置均与后台控制系统通过网络连接。

本实用新型所述原料装箱设备为自动装箱机，在盛装原料的物料箱上设置有RFID标签。所述原料库和半成品缓存库为自动化立体库。所述半成品加工设备为第一物料均质混合设备，包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。所述半成品投料生产设备为第二物料均质混合设备，包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。所述第一化学成分采集装置、第二化学成分采集装置、第三化学成分采集装置、第一在线监测装置、第二在线监测装置、第三在线监测装置、第四在线监测装置均为近红外采集装置或者微波水分仪。在缓存库内或缓存库旁设置有缓存异常物料的故障柜，在半成品投料生产设备的出料端设置有将异常物料回送至故障柜的回送输送设备。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型针对产品生产线上实现产品化学成分均质化需要对物料进行调控的环节，针对每个调控环节分别进行监控，并可通过后台调控系统实施调控，不断进行物料的均质化加工。

(2)采用多级调控，均质化效果好。均质化加工调控就是一个不断平均的过程，本实用新型将整个生产线全部串联起来，在不同的生产环节不断进行均质化加工，可有效控制加工原料批次内和批次间的均匀性。

(3)自动化程度高。全面集成生产各环节及外围设备和系统，打通数据链路，数据交互都自动进行。调控系统自动监控关键设备、数据信息，自动下达投料批次数据，生产连续性好，调控结果更加准确。

附图说明

图1为本实用新型的调控系统图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐述本实用新型的内容。

如图1所示的产品化学成分的均质化加工调控系统，包括通过输送设备14顺序连接的原料装箱设备1、设置有监控系统的原料库2、半成品加工设备3、设置有监控系统的半成品缓存库4、半成品投料生产设备5、后台控制系统；在原料装箱设备1上方设置有第一化学成分采集装置6，在半成品加工设备3的装箱位置设置有第二化学成分采集装置7，在半成品加工设备3的出料端设置有第一在线监测装置8，在半成品缓存库4的出料端设置有第二在线监测装置9，在半成品投料生产设备5上设置有第三在线监测装置10，在半成品投料生产设备5出料端设置有第四在线监测装置11和第三化学成分采集装置12；原料装箱设备1的控制系统、原料库2的监控系统、半成品缓存库的监控系统、半成品加工设备3的控制系统、半成品投料生产设备5的控制系统均与后台控制系统通过网络连接；所述第一化学成分采集装置6、第二化学成分采集装置7、第三化学成分采集装置12、第一在线监测装置8、第二在线监测装置9、第三在线监测装置10、第四在线监测装置11均与后台控制系统通过网络连接。所述原料装箱设备1可采用现有技术的自动装箱机，在盛装原料的物料箱上设置有RFID标签。所述原料库2和半成品缓存库4均可采用现有技术的自动化立体库。所述半成品加工设备3为第一物料均质混合设备，包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。翻箱倒料装置将从原料库取出的箱装原料倒入物料混合装置内混合均匀，再由装箱装置装箱后送入缓存库。所述半成品投料生产设备5为第二物料均质混合设备，同样是包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置均可采用现有技术设备。所述第一化学成分采集装置6、第二化学成分采集装置7、第三化学成分采集装置12、第一在线监测装置8、第二在线监测装置9、第三在线监测装置10、第四在线监测装置11均为近红外采集装置或者微波水分仪。所述近红外采集装置或者微波水分仪均可采用现有技术设备，可直接市购。在缓存库内或缓存库旁设置有缓存异常物料的故障柜13，在半成品投料生产设备5的出料端设置有将异常物料回送至故障柜的回送输送设备。所述输送设备为输送机或搬运叉车或其他适宜的物料输送设备，采用现有技术设备即可。

采用本实用新型进行产品化学成分均质化加工的调控方法如下：

调控系统设置了四个调控环节：原料到货入库环节(原料到货装箱→入原料库)、原料出库到半成品加工环节(原料库→半成品加工)、半成品生产下线回库环节(半成品加工→入缓存库)、半成品投料生产环节(缓存库→生产加工)。原料到货入库环节的前序单元设置成为原烟到货，后续单元为原料仓；原料出库到半成品加工环节的前序单元为原料仓库，后续单元为半成品加工投料口；半成品生产下线回库环节的前序单元为半成品生产线，后续单元为半成品仓库；半成品投料生产环节的前序单元为半成品仓库，后续单元为半成品投料口。

S1：将不同来源或批次的生产原料在原料装箱设备1依次装箱后入原料库存储，装箱的同时，第一化学成分采集装置6实时采集原料的化学成分信息并传输至后台控制系统存储；原料装箱设备1的控制系统发出指令开始装箱时，后台控制系统记录每一箱的开始装箱时间，当箱内原料达到设定重量时，原料装箱设备的控制系统发出指令停止装箱，并将满箱信号传送至后台控制系统；后台控制系统收到满箱信号后，根据开始装箱时间、结束装箱时间，计算出各箱原料的化学成分信息，同时获取安装在箱体上的RFID电子标签，将RFID标签号、各箱重量及化学成分信息写入后台控制系统；检测完成的原料通过输送设备送入到原料库2中；原料库的监控系统同时将入库信息传输到后台控制系统及原料库控制系统；

S3：后台控制系统中预先存储了生产所需的各种物料配方信息，当入库物料箱达到所需数量时，根据生产需求选择需要调控的物料配方，后台控制系统根据存储的物料箱RFID标签号、各箱重量及化学成分信息，计算出满足物料配方条件的物料箱批次信息，并将批次信息传送至原料库的出库执行机构如堆垛机、取货叉等的控制系统。

S4：出库执行机构的控制系统根据接收到的批次信息，按照后台控制系统的指令，调动出库执行机构调取原料库中对应的原料箱出库后送至半成品加工设备3即第一物料均质混合设备，经过设置在第一物料均质混合设备前端的翻箱倒料机将物料倒入混合料仓中，再经混料工序将物料混合均匀，加工得到所需物料配方即半成品，完成第一次物料均质化。将半成品再次装箱(盛装半成品的箱体上设置RFID标签)，并用第二化学成分采集装置7对半成品进行在线化学成分采集，将采集到的半成品化学成分信息传输到后台控制系统存储。将装箱后的半成品通过输送设备输送至缓存库4。当半成品进入缓存库4时，后台控制系统根据预设的入库条件，动态确定每个半成品箱的入库货位，通知缓存库控制系统，调动缓存库执行机构如堆垛机、取货叉等进行入库动作。在半成品加工设备末端设置的第一在线监测装置9在线监测半成品的化学成分信息，当监测到半成品化学成分信息偏离设定区间时，后台控制系统发出指令至故障柜控制设备，将异常物料导入故障柜。

S5：当需要生产加工时，后台控制系统根据半成品投料生产调控模型计算出投料批次数据，通知缓存库的出库执行机构如堆垛机、取货叉等的控制系统进行半成品出库，送至半成品投料生产设备5即第二物料均质混合设备，经过设置在第二物料均质混合设备前端的翻箱倒料机将半成品物料倒入半成品混合料仓中，再经混料工序将半成品物料混合均匀，得到准备用于投料生产的均质化物料，完成第二次物料均质化。将经第二次均质化的物料装箱，并在半成品投料生产设备5末端设置第三化学成分采集装置12，将采集到的半成品化学成分信息传输到后台控制系统，在半成品投料生产设备上方和末端分别设置第三在线监测装置10和第四在线监测装置11，第三在线监测装置监控投料任务执行情况，如果当前批次任务结束，自动下发下一个批次任务在线监测生产生产线上均质化物料的化学成分信息。第四在线监测装置11监测下线后的最终成品的化学成分信息，当监测到成品化学成分信息偏离设定区间时，后台控制系统发出指令至故障柜控制设备，将异常物料导入故障柜13。故障柜可设置于缓存库中。异常物料可用于下一批次调控的原料。

采用本实用新型，调控系统可以自动监控投料批次信息。当前批次结束后，系统自动下达下一个批次数据。原料库和缓存库如果采用边进边出的模式，当新入的箱数量达到调控系统设定的比例时，调控系统控制自动回收未下达的批次数据箱，并根据已经执行的批次数据自动重计算批次数据信息。

Claims (7)

1.一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，包括通过输送设备(14)顺序连接的原料装箱设备(1)、设置有监控系统的原料库(2)、半成品加工设备(3)、设置有监控系统的半成品缓存库(4)、半成品投料生产设备(5)、后台控制系统；在原料装箱设备(1)上方设置有第一化学成分采集装置(6)，在半成品加工设备(3)的装箱位置设置有第二化学成分采集装置(7)，在半成品加工设备的出料端设置有第一在线监测装置(8)，在半成品缓存库(4)的出料端设置有第二在线监测装置(9)，在半成品投料生产设备(5)上设置有第三在线监测装置(10)，在半成品投料生产设备出料端设置有第四在线监测装置(11)和第三化学成分采集装置(12)；原料装箱设备(1)的控制系统、原料库(2)的监控系统、半成品缓存库(4)的监控系统、半成品加工设备(3)的控制系统、半成品投料生产设备(5)的控制系统均与后台控制系统通过网络连接；所述第一化学成分采集装置(6)、第二化学成分采集装置(7)、第三化学成分采集装置(12)、第一在线监测装置(8)、第二在线监测装置(9)、第三在线监测装置(10)、第四在线监测装置(11)均与后台控制系统通过网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，所述原料装箱设备(1)为自动装箱机，在盛装原料的物料箱上设置有RFID标签。

3.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，所述原料库(2)和半成品缓存库(4)为自动化立体库。

4.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，所述半成品加工设备(3)为第一物料均质混合设备，包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。

5.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，所述半成品投料生产设备(5)为第二物料均质混合设备，包括顺序设置的翻箱倒料装置、物料混合装置和装箱装置，物料箱上设置有RFID标签。

6.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，所述第一化学成分采集装置(6)、第二化学成分采集装置(7)、第三化学成分采集装置(12)、第一在线监测装置(8)、第二在线监测装置(9)、第三在线监测装置(10)、第四在线监测装置(11)均为近红外采集装置或者微波水分仪。

7.根据权利要求1所述的一种产品化学成分的均质化加工调控系统，其特征在于，在缓存库内或缓存库旁设置有缓存异常物料的故障柜(13)，在半成品投料生产设备(5)的出料端设置有将异常物料回送至故障柜的回送输送设备。