CN209506763U - 一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统 - Google Patents

Abstract

一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，包括配方控制系统、自动装箱系统和配方库系统，自动装箱系统将原烟装箱后送入配方库存储，并在自动装箱系统的装箱落料口上方设置在线近红外设备实时采集烟叶的化学成分信息，装烟叶的烟筐上设置有RFID标签，使用堆垛机或者穿梭板作为库内烟筐搬运设备，使用翻箱喂料机作为烟筐投料设备；配方控制系统通过数据库或者Webservice接口与配方库系统连接，通过TCP/IP协议实时监控接入配方库系统的烟筐搬运设备和烟筐投料设备，通过OPC获取烟叶自动装箱系统烟叶装箱RFID信息，通过TCP/IP实时获取烟叶化学成分信息。本实用新型可以控制物料边进边出，并且不受关键设备故障影响，可提升配方库的使用效率和生产加工效率。

Description

一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统

技术领域

本实用新型涉及烟草打叶复烤行业控制配方库物料动态进出库的系统技术领域。

背景技术

由于立体库具有占地面积小、自动化程度高、劳动强度低、随机存取等特点，越来越多的复烤企业为了满足卷烟企业日益精细的配方工艺需求，开始选用立体库作为配方库来存储选后烟叶或者经过分层切断后的烟叶。但是在复烤企业使用配方库时，经常会碰到如下问题：一是立体库存储空间有限：为了满足均质化加工的目的，传统的加工办法是等待所有的箱装原料全部完成预处理进库后才开始计算投料配方，但是由于立体库存储空间有限，在进行大批次生产时，难以确保所有的原料箱能够全部入库；二是影响生产效率：在进行出库动作执行时，如果某个关键设备发生故障，为了保证投料的均匀性，必须停机，等待设备故障解决后才能继续生产。基于上述问题，尽管立体库具有很多优势，但是很多企业还是不得不使用占用面积大、自动化程度低、运行效率低下的老式平面配方库作为配方库。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可以控制物料边进边出、并且不受关键设备故障影响、可提升配方库的使用效率和生产加工效率的烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，包括配方控制系统、自动装箱系统和配方库系统，自动装箱系统将原烟装箱后送入配方库存储，并在自动装箱系统的装箱落料口上方设置在线近红外设备实时采集烟叶的化学成分信息，装烟叶的烟筐上设置有RFID标签，使用堆垛机或者穿梭板作为配方库内烟筐搬运设备，使用翻箱喂料机作为烟筐投料设备；配方控制系统通过数据库或者Webservice接口与配方库系统连接，获取配方库内的实时库存信息，通过TCP/IP协议实时监控接入配方库系统的烟筐搬运设备和烟筐投料设备，通过OPC获取烟叶自动装箱系统烟叶装箱RFID信息，通过TCP/IP实时获取烟叶化学成分信息。

本实用新型所述配方控制系统包括任务监控模块、动态计算模块、外部系统接口模块、设备管理模块；动态计算模块分别与外部系统接口模块、任务监控模块、设备管理模块进行信息连接，任务监控模块与外部系统接口模块进行信息连接。

对比现有的技术或方案，本实用新型的有益效果如下：

1、全面集成周边信息系统：利用系统集成技术，集成了周边重要控制系统，数据交互全部由系统自动完成，无需人工参与；

2、生产效率高：采用物料箱边进变出模块，不用等原料全部入库才开始计算；自动监控任务执行情况，自动下达任务信息，自动监控关键设备运行情况，一旦发现关键设备发生故障，自动调整任务信息，减少由于设备故障造成的生产不连续。

本实用新型在不影响烟草打叶复烤企业现有管理流程下，利用信息化手段最大程度地提升了配方库的使用效率和生产加工效率。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

图2为本实用新型系统及数据交互图；

图3为配方控制系统数据交互图；

图4为新入库物料数量达到设定比例(筐数)时的动态控制流程图；

图5为配方控制系统关键设备故障/恢复时的动态控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的内容。

一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，如图1、图2所示，包括配方控制系统1、自动装箱系统2和配方库系统3，自动装箱系统将原烟装箱后送入配方库存储，并在自动装箱系统的装箱落料口上方设置在线近红外设备4实时采集烟叶的化学成分信息，装烟叶的烟筐5上设置有RFID标签，使用堆垛机或者穿梭板6作为库内烟筐搬运设备，使用翻箱喂料机7作为烟筐投料设备；配方控制系统通过数据库或者Webservice接口与配方库系统连接，实时获取配方库内的实时库存信息，通过TCP/IP协议实时监控接入配方库系统的烟筐搬运设备和烟筐投料设备，通过OPC获取烟叶自动装箱系统烟叶装箱RFID信息，通过TCP/IP实时获取烟叶化学成分信息。当有烟筐从自动装箱系统下线时，配方控制系统实时采集下线烟筐的化学成分信息，并根据配方库内现有库存的化学成分信息、库位分布情况进行该烟筐的入库货位分配。为了保证配方库内烟筐搬运设备如堆垛机取货的效率，目前分配的原则为同一等级、同一化学成分区间的物料在巷道间均分、巷道内相邻放置。所述自动装箱系统2和配方库系统3、在线近红外设备4、堆垛机或者穿梭板6、翻箱喂料机7等均可采用现有技术设备，配方控制系统1可采用PLC控制系统。

本实用新型应用于实际生产时，将配方控制系统与实际生产管理系统进行连接。配方控制系统实时采集从自动装箱系统下线的烟筐的化学成分信息，并根据配方库内现有库存烟叶的化学成分信息、库位分布情况进行该的入库货位分配；配方控制系统检测到新入配方库的烟筐到达设定的比例时，自动重新计算新的配方信息；当配方控制系统检测到烟筐搬运设备和烟筐投料设备出现故障或故障消除恢复正常时，配方控制系统重计算新的投料配方。

在某个加工批次开始加工时，人工录入起算的烟筐数量信息，配方重计算的条件。如图4所示，当配方控制系统检测到新入库的烟筐到达设定的比例时，系统自动重计算新的配方信息。如图5所示，当系统检测到关键的烟筐搬运设备和烟筐投料设备(如堆垛机、翻箱喂料机)出现故障或故障消除恢复正常时，重计算新的投料配方。堆垛机为配方库内烟筐搬运设备，当某个堆垛机故障时，该堆垛机对应的巷道内所有的不存均不可用，在重新计算配方时，需要回收已计算但是尚未下达配方，重新获取目前可用库存进行重新计算，对于已经下达但是尚未执行的投料任务，需要配方库系统上报取消指令，配方控制系统重新获取一个化学值可用的烟筐进行替换；翻箱喂料机为生产投料执行设备，当某个翻箱喂料机发生故障时，如果当前加工的是多等级配打的配方，系统会自动根据当前可用的翻箱喂料机的数量和配方中各个等级的原料的占比信息，重新计算每个投料批次的烟筐数量，并重新计算投料配方信息下发给配方管理系统。同理，当关键设备故障恢复时，控制系统会自动根据当前库存情况、配比要求、可用投料设备情况进行投料配方重计算并下达给投料执行设备。

如图3所示，所述配方控制系统包括任务监控模块、动态计算模块、外部系统接口模块、设备管理模块。动态计算模块分别于外部系统接口模块、任务监控模块、设备管理模块进行信息连接，任务监控模块与外部系统接口模块进行信息连接。

当动态计算模块接收设备管理模块传送过来的烟筐搬运设备或烟筐投料设备故障或故障消除恢复正常的信息时，动态计算模块通过外部系统接口模块从配方库系统中获取当前可用的实时库存信息，根据预设的规则进行重计算，并将计算的投料配方通过外部系统接口模块下发给配方库系统；任务监控模块实时获取从外部系统接口模块中转发上来的投料任务状态信息，当某个批次任务结束时，自动下发下一个批次的数据信息；动态计算模块实时监控外部系统接口模块连接的配方库系统WMS的实时库存信息，当发现新入库的烟筐数量达到预设的比例或数量时，动态计算模块进行重计算，计算完成后通过外部系统接口模块将投料任务下发给配方库系统；动态计算模块实时获取外部自动装箱系统发送过来的下线烟筐数据信息，根据外部配方库系统中获取的配方库内的实时库存信息，根据设定的入库规则(一般为同等级同一化学成分分类的在巷道间均分，同一巷道内相邻摆放)计算出当前烟筐的入库货位，通过外部系统接口模块将数据信息发送给配方库系统；

任务监控模块负责监控配方控制系统下发给烟筐搬运设备和烟筐投料设备的任务信息，当前批次的所有任务都执行完成时，自动下达下一个批次数据；

动态计算模块为配方控制系统的关键模块，当满足系统预设的重计算条件时，回收已经计算好但尚未下达的配方，自动进行重计算。重计算条件一般包括以下情况：

A.当新入库的数量达到一定比例时；

B.所有待加工物料全部入库时；

C.系统关键设备(堆垛机、翻箱喂料机等)发生故障时；

D.系统关键设备(堆垛机、翻箱喂料机等)故障恢复时。

动态计算模块还负责监控原料入库时的化学成分信息，原料装筐完成时，系统采集烟叶化学成分信息。同一等级、化学成分值相近的摆放在同一个货位内。在系统设计时，预先规定一个化学成为的分类区间，在分配入库货位时，根据烟叶等级/品种、化学成分信息判定当前烟叶的分类，查找系统中当前分类的烟叶摆放位置，结合实际库存情况，选择合适的货位分配入库给烟框。化学成分分类可以进行动态调整，系统根据库位数量、库位容量、加工批次的数量、加工品种的数量以及烟叶化学成分的分布，系统自动调整烟叶化学成分分类，保证烟筐能够合理入库；

外部系统接口模块负责与外部系统进行数据交互，负责下发批次计算结果，接收外部系统下发的数据信息；

设备管理模块负责管理接入配方控制系统的所有设备，监控设备的运行状态，管理设备的配置信息。

应用实例1

烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，其核心为配方控制系统实时监控配方库的出入库情况，实时监控接入系统的关键执行设备(堆垛机、翻箱喂料机等)。如图4所示，当新入库的烟筐数量达到一定比例时，系统自动开始重新计算投料配方信息，当关键设备发生故障或者故障恢复时，如图5所示，系统调整可用库存，将已计算但是未下达的投料配方回收，自动重新计算出满足条件的配方。控制过程如下：

S1:原烟采用固定容积的烟筐进行状态，使用在线近红外设备实时检测原料化学成分信息，在完成装箱时，采集系统自动计算出该箱原料的化学成分信息。配方控制系统根据化学成分信息计算原料化学成分值分类，同时根据配方库中的实时库存信息、货位分配情况、入库策略动态分配货位；

S2:将配方控制系统与配方库系统连接，配方控制系统自动采集配方库中的库存信息，并与配方库系统共用一套基础数据信息；

S3:将配方控制系统与生产管理系统连接，配方控制系统接收生产管理系统的生产计划、投料配比信息，并将投料结果反馈给生产管理系统；

S4：在系统中预设自动重计算条件为新入库数量达到一定比例、关键设备发生故障或恢复；

S5：当需要开始投料时，根据生产管理系统下达的配方、生产计划信息，系统计算出满足投料条件的批次信息，并将投料批次发送给配方库系统；

S6：配方控制系统实时监控配方库的库存信息，当满足计算条件的物料新入库达到一定比率时，配方控制系统启用重计算流程，回收所有未下达的投料批次数据，重新计算出满足要求的投料配方；

S7：配方控制系统实时监控关键设备(堆垛机、投料设备等)，当发现连续一段时间内检测到关键设备故障，配方控制系统自动回收所有未下达的投料批次数据，并重新计算出满足要求的投料配方；

S8：当配方控制系统连续一段时间内检测到关键设备恢复时，配方控制系统自动回收所有未下达的投料批次数据，并重新计算出满足要求的投料配方；

S9：当整个加工批次全部入库完成时，系统进行最后一次重计算；

S10；配方控制系统自动监控每个投料批次的任务信息，并实时计算完成比(完成的任务条数占整个投料批次的比率)，当完成比例达到配方控制系统的预设比例时，自动下达下一个投料批次的数据；

S11：当最后一个批次的最后一个任务执行完成时，配方控制系统自动将整个加工任务的状态设置为完成。

本实用新型的最大优势在于一旦特殊情况发生(设备故障、库存比例发生变化)时，系统能够实时动态的调整投料任务、入库货位，保证生产的连续性，最大程度地提高生产的效率。

对本实用新型进行系统性能验证，进行了如下对比试验。

使用立体库作为配方库，打叶复烤生产线的生产能力为12000kg/h,贮柜容量为10000kg。在铺叶摆把、分层切断后设置自动装箱系统，并在自动装箱落料口上方设置近红外设备实时检测落入烟筐的烟叶的化学成分信息。使用堆垛机作为配方库内烟筐搬运设备，使用翻箱喂料机作为投料设备。生产现场共有3个自动装箱口，3个翻箱喂料机。

使用同一个等级、同一产地的两个批次(A批次和B批次)数量一样(各10000担)的烟叶进行测试，调控指标为烟碱变异系数，A批次使用传统的全部入库后开始计算投料配方，然后再进行生产的方法。B批次的物料使用本实用新型系统进行控制，两个等级投料和生产时间、调控指标记录如下：

在A批次加工过程中，堆垛机故障一次，恢复时间为20分钟，生产间断。在B批次加工过程中，堆垛机故障两次，恢复时间累积45分钟，翻箱喂料机故障一次，恢复时间20分钟。配方控制系统都进行了重计算，生产未间断。从上表的数据可以看出，使用配方控制系统能够提升生产的效率，在调控指标方面虽有轻微影响，但影响不大。

Claims (2)

1.一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，其特征在于，包括配方控制系统、自动装箱系统和配方库系统，自动装箱系统将原烟装箱后送入配方库存储，并在自动装箱系统的装箱落料口上方设置在线近红外设备实时采集烟叶的化学成分信息，装烟叶的烟筐上设置有RFID标签，使用堆垛机或者穿梭板作为配方库内烟筐搬运设备，使用翻箱喂料机作为烟筐投料设备；配方控制系统通过数据库或者Webservice接口与配方库系统连接，获取配方库内的实时库存信息，通过TCP/IP协议实时监控接入配方库系统的烟筐搬运设备和烟筐投料设备，通过OPC获取烟叶自动装箱系统烟叶装箱RFID信息，通过TCP/IP实时获取烟叶化学成分信息。

2.根据权利要求1所述的一种烟草打叶复烤配方立体库物料动态进出库控制系统，其特征在于，所述配方控制系统包括任务监控模块、动态计算模块、外部系统接口模块、设备管理模块；动态计算模块分别与外部系统接口模块、任务监控模块、设备管理模块进行信息连接，任务监控模块与外部系统接口模块进行信息连接。