CN220709585U - 一种超回水分控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超回水分控制系统，包括第一温度传感器、湿度传感器、控制器和工控机；第一温度传感器和湿度传感器均安装在超回设备的附近处，用于分别检测超回设备所处的环境温度和环境湿度；控制器包括数据采集单元，数据采集单元用于采集生产数据和环境数据；控制器的输入端与第一温度传感器、湿度传感器和工控机的输出端均连接，控制器的输出端与加水执行器和工控机的输入端均连接；工控机包括处理单元，处理单元内存储有加水量预测模型，用于计算最优加水设定量。本申请的控制系统实现根据环境温度和湿度的变化，自动调节最优加水设定量，大幅度降低了人为因素对超回出口水分的影响，提高了超回出口水分的鲁棒性和稳定性。

Description

一种超回水分控制系统

技术领域

本申请涉及烟草加工的技术领域，具体地，涉及一种超回水分控制系统。

背景技术

随着卷烟质量要求变高，制丝生产过程中对烟叶、烟丝、梗丝等物料的水分要求也变高。现有技术中，采用人工调节加水量前馈系数的方式控制超回出口的水分，但是卷烟产品具有很多牌号，每种牌号的前馈系数都不同，即使在同一牌号卷烟生产过程中，由于四季的温度和湿度不同，以及同一天内的温度和湿度也会发生变化，导致工作人员需要根据生产条件和环境条件的变化频繁调节前馈系数，而不同的工作人员调节前馈系数的习惯不同，会造成烟叶、烟丝、梗丝等物料在超回出口的水分波动范围较大，使得卷烟生产质量不稳定，因此目前所采用的水分控制模式人为因素影响较大，难于满足工艺要求。

实用新型内容

为解决上述问题的至少一个方面，本实用新型提供了一种超回水分控制系统，包括第一温度传感器、湿度传感器、控制器和工控机；第一温度传感器和湿度传感器均安装在超回设备的附近处，用于分别检测超回设备所处的环境温度和环境湿度；控制器包括数据采集单元，数据采集单元用于采集生产数据和环境数据；控制器的输入端与第一温度传感器、湿度传感器和工控机的输出端均连接，控制器的输出端与加水执行器和工控机的输入端均连接；工控机包括处理单元，处理单元内存储有加水量预测模型，用于计算最优加水设定量；其中，控制器通过数据采集单元采集数据，并将其发送至工控机中；工控机的处理单元依据接收到的数据计算出最优加水设定量，并发送至控制器中；控制器依据接收到的最优加水设定量信号控制加水执行器的开启和关闭。

通过上述技术方案，设置第一温度传感器和湿度传感器检测环境温度和湿度，通过控制器传递至工控机中，工控机根据检测到的环境温度和湿度运行出最优加水设定量，并通过控制器控制加水执行器进行加水，本申请的控制系统在无需工作人员干预的条件下，实现了根据环境温度和湿度的变化，自动调节最优加水设定量，大幅度降低了人为因素对超回出口水分的影响，提高了超回出口水分的鲁棒性和稳定性，从而提高卷烟的生产质量。

优选地，还包括出口水分仪、第一比较器和第一调节器；出口水分仪安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器的输入端分别与控制器的输出端和出口水分仪的输出端电连接，第一比较器的输出端与第一调节器的输入端电连接，第一调节器的输出端与加水执行器的输入端连接。通过上述技术方案，设置出口水分仪检测超回出口的水分，通过第一比较器与控制器中的设定水分相比较，并将比较结果正反馈给第一调节器，通过第一调节器直接修正加水执行器的加水量，有助于减小超回出口的实际水分与设定水分的差值，进一步提高本申请控制系统的鲁棒性和稳定性。

优选地，所述加水执行器上连接有第一流量计，第一流量计与控制器连接，用于检测加水执行器的加水量，并发送信号至控制器中，控制器根据第一流量计的信号控制加水执行器的关闭。通过上述技术方案，公开了一种控制器控制加水执行器开启和关闭的具体结构。

优选地，所述控制器与加水执行器之间设置有第二比较器和第二调节器；第二比较器的输入端与控制器的输出端和第一流量计的输出端电连接，第二比较器的输出端与第二调节器的输入端电连接，第二调节器的输出端与加水执行器的输入端连接；控制器通过第二比较器和第二调节器与加水执行器连接，第一流量计通过第二比较器与控制器连接。通过上述技术方案，在控制器和加水执行器之间设置第二比较器和第二调节器，通过第二比较器比较最优加水设定量和加水执行器实际加水的量，利用第二调节器调节加水执行器的加水量。

优选地，还包括出口水分仪、第一比较器和第一调节器；出口水分仪安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器的输入端分别与控制器的输出端和出口水分仪的输出端电连接，第一比较器的输出端与第一调节器的输入端电连接，第一调节器的输出端与第二比较器的输入端连接。通过上述技术方案，通过第一比较器与控制器中的设定水分相比较，并将比较结果通过第一调节器反馈给第二比较器，第二比较器通过比较控制器输出的最优加水设定量、第一流量计测量加水执行器实际的加水量和第一比较器的结果，再通过第二调节器作用于加水执行器，实现间接修正加水执行器加水量的效果，有助于减小超回出口的实际水分与设定水分的差值。

优选地，所述出口水分仪的输出端与控制器的输入端电连接。通过上述技术方案，将出口水分仪的检测结果作为一项生产数据，通过控制器传输至工控机中参与最优加水设定量的计算，有助于提高计算结果。

优选地，所述生产数据包括入口水分、蒸汽流量、热风温度和物料流量。

优选地，所述生产数据还包括时间、通道号、模块号和作业号。通过上述技术方案，将时间、通道号、模块号和作业号作为生产数据，通过控制器传输至工控机中参与最优加水设定量的计算，使得本申请的控制系统实现对于不同牌号卷烟生产的自动调节最优加水设定量。

优选地，所述加水量预测模型采用Light GBM回归算法模型。

优选地，所述控制器包括计时单元，用于计量数据采集单元采集数据的间隔时长。

本实用新型的一种超回水分控制系统，具有以下有益效果：

本申请的控制系统通过第一温度传感器和湿度传感器检测环境温度和湿度，并通过控制器发送至工控机中，工控机的处理单元根据环境温度和湿度运行出最优加水设定量，并通过控制器控制加水执行器进行加水，实现在不同时间、不同天气的超级回潮机生产环境下，自动调节最优加水设定量；通过控制器获取时间、通道号、模块号和作业号，并发送至工控机中参与最优加水设定量的计算，实现不同牌号卷烟生产中，自动调节最优加水设定量；通过设计出口水分仪、第一比较器和第一调节器，将超回出口的实际水分与设定水分相比较，并根据比较结果通过第一调节器作用于加水执行器，直接修正加水执行器的加水量或者通过设计第二比较器、第二调节器和第一流量计，采用第一流量计和第一比较器的结果共同修正控制器输出的最优加水设定量，再作用于加水执行器，间接修正加水执行器的加水量，都有助于减小超回出口的实际水分与设定水分的差值。本申请的控制系统实现根据不同牌号卷烟、环境温度和环境湿度的变化，自动调节最优加水设定量，大幅度降低了人为因素对超回出口水分的影响，提高了超回出口水分的鲁棒性和稳定性，从而提高卷烟的生产质量。

附图说明

为了更好地理解本实用新型的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本实用新型的优选实施方式，对本实用新型的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1示出了根据本实用新型实施例的一种超回水分控制系统的结构示意图。

附图标记说明：

11、第一温度传感器；12、湿度传感器；13、电子秤；14、入口水分仪；15、第二流量计；16、第二温度传感器；2、控制器；3、工控机；41、出口水分仪；42、第一比较器；43、第一调节器；51、第二比较器；52、第二调节器；6、加水执行器；61、第一流量计。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的一个实施例提出了一种超回水分控制系统，包括第一温度传感器11、湿度传感器12、控制器2和工控机3；第一温度传感器11和湿度传感器12均安装在超回设备的附近处，用于分别检测超回设备所处的环境温度和环境湿度；控制器2包括数据采集单元，数据采集单元用于采集生产数据和环境数据；控制器2的输入端与第一温度传感器11、湿度传感器12和工控机3的输出端均连接，控制器2的输出端与加水执行器6和工控机3的输入端均连接；工控机3包括处理单元，处理单元内存储有加水量预测模型，用于计算最优加水设定量；其中，控制器2通过数据采集单元采集数据，并将其发送至工控机3中；工控机3的处理单元依据接收到的数据计算出最优加水设定量，并发送至控制器2中；控制器2依据接收到的最优加水设定量信号控制加水执行器6的开启和关闭。

具体地，如图1所示，控制器2为PLC控制器2，控制器2包括数据采集单元，数据采集单元用于采集生产数据和环境数据；环境数据包括环境温度和环境湿度，第一温度传感器11和湿度传感器12均安装在超回设备的附近处，第一温度传感器11和湿度传感器12均与控制器2的输入端电连接，用于分别检测超回设备所处的环境温度和环境湿度；生产数据包括入口水分、蒸汽流量、热风温度和物料流量，本申请的控制系统还包括入口水分仪14、第二流量计15、第二温度传感器16和电子秤13，入口水分仪14安装在超回设备的入口端处，用于检测超回入口端处物料的水分；第二流量计15安装在超回设备的蒸汽入口处，用于检测蒸汽流量；第二温度传感器16安装在超回设备的热风入口处，用于检测热风温度；电子秤13为超回设备的电子秤13，用于检测物料流量，入口水分仪14、第二流量计15、第二温度传感器16和电子秤13的输出端均与控制器2的输入端电连接；在一些实施例中，生产数据还包括时间、通道号、模块号和作业号，时间采用工控机3内的时间，通道号通过入口水分仪14检测，控制器2还包括存储单元，存储单元用于记录生产计划，生产计划包括模块号、作业号和设定水分；控制器2包括计时单元，用于计量数据采集单元采集数据的间隔时长，例如，计时单元将间隔时长设定为2s，控制器2的数据采集单元每隔2s采集一次生产数据和环境数据。

工控机3包括处理单元，处理单元内存储有加水量预测模型，用于计算最优加水设定量，其中加水量预测模型采用现有技术中的方法获得，即根据历史数据，经过预处理、规范化，对机器学习算法中的不同算法模型进行训练和测试，然后比较不同算法模型的测试结果，选择最合适的算法模型作为加水量预测模型，优选地，本实施例中，加水量预测模型采用Light GBM回归算法模型；工控机3的输入端与控制器2的输出端电连接，工控机3的输出端与控制器2的输入端电连接。

控制器2的输出端与超回设备的加水执行器6连接；在一些实施例中，控制器2根据工控机3的最优加水设定量控制加水执行器6开启，当电子秤13检测到增重达到对应的最优加水设定量，发送信号至控制器2，控制器2控制加水执行器6关闭；在本实施例中，加水执行器6上连接有第一流量计61，第一流量计61与控制器2连接，用于检测加水执行器6的加水量，控制器2根据工控机3的最优加水设定量控制加水执行器6开启，当第一流量计61检测到加水量达到最优加水设定量时，发送信号至控制器2，控制器2控制加水执行器6关闭。

电子秤13检测到有物料通过时发送信号至控制器2中，控制器2中的数据采集单元开始采集数据；控制器2将通过数据采集单元采集的环境数据和生产数据，即环境温度、环境湿度、时间、模块号、作业号、通道号、入口水分、蒸汽流量、热风温度和物料流量的数据发送至工控机3，工控机3中的处理单元依据接收到的数据计算出最优加水设定量，并发送至控制器2中；控制器2依据接收到的最优加水设定量信号控制加水执行器6的开启和关闭。

在一些实施例中，本申请的控制系统还包括出口水分仪41、第一比较器42和第一调节器43；第一调节器43为PID型调节器；出口水分仪41安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器42的输入端分别与控制器2的输出端和出口水分仪41的输出端电连接，第一比较器42的输出端与第一调节器43的输入端电连接，第一调节器43的输出端与加水执行器6的输入端连接，控制器2将设定水分的数据发送至第一比较器42，第一比较器42对设定水分和出口水分进行比较，并将比较结果发送至第一调节器43中，第一调节器43直接对加水执行器6的加水量进行修正。

在一些实施例中，加水执行器6上连接有第一流量计61，控制器2与加水执行器6之间设置有第二比较器51和第二调节器52；第二调节器52为PID型调节器；第二比较器51的输入端与控制器2的输出端和第一流量计61的输出端电连接，第二比较器51的输出端与第二调节器52的输入端电连接，第二调节器52的输出端与加水执行器6的输入端连接；控制器2通过第二比较器51和第二调节器52与加水执行器6连接，第一流量计61通过第二比较器51与控制器2连接；在另一些实施例中，本申请的系统还包括出口水分仪41、第一比较器42和第一调节器43；出口水分仪41安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器42的输入端分别与控制器2的输出端和出口水分仪41的输出端电连接，第一比较器42的输出端与第一调节器43的输入端电连接，第二比较器51的输入端与第一调节器43的输出端、控制器2的输出端、第一流量计61的输出端均电连接，第二比较器51的输出端与第二调节器52的输入端电连接，第二调节器52的输出端与加水执行器6的输入端连接。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。

Claims (10)

1.一种超回水分控制系统，其特征在于：包括第一温度传感器(11)、湿度传感器(12)、控制器(2)和工控机(3)；

第一温度传感器(11)和湿度传感器(12)均安装在超回设备的附近处，用于分别检测超回设备所处的环境温度和环境湿度；

控制器(2)包括数据采集单元，数据采集单元用于采集生产数据和环境数据；控制器(2)的输入端与第一温度传感器(11)、湿度传感器(12)和工控机(3)的输出端均连接，控制器(2)的输出端与加水执行器(6)和工控机(3)的输入端均连接；

工控机(3)包括处理单元，处理单元内存储有加水量预测模型，用于计算最优加水设定量；

其中，控制器(2)通过数据采集单元采集数据，并将其发送至工控机(3)中；工控机(3)的处理单元依据接收到的数据计算出最优加水设定量，并发送至控制器(2)中；控制器(2)依据接收到的最优加水设定量信号控制加水执行器(6)的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：还包括出口水分仪(41)、第一比较器(42)和第一调节器(43)；出口水分仪(41)安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器(42)的输入端分别与控制器(2)的输出端和出口水分仪(41)的输出端电连接，第一比较器(42)的输出端与第一调节器(43)的输入端电连接，第一调节器(43)的输出端与加水执行器(6)的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述加水执行器(6)上连接有第一流量计(61)，第一流量计(61)与控制器(2)连接，用于检测加水执行器(6)的加水量，并发送信号至控制器(2)中，控制器(2)根据第一流量计(61)的信号控制加水执行器(6)的关闭。

4.根据权利要求3所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述控制器(2)与加水执行器(6)之间设置有第二比较器(51)和第二调节器(52)；第二比较器(51)的输入端与控制器(2)的输出端和第一流量计(61)的输出端电连接，第二比较器(51)的输出端与第二调节器(52)的输入端电连接，第二调节器(52)的输出端与加水执行器(6)的输入端连接；控制器(2)通过第二比较器(51)和第二调节器(52)与加水执行器(6)连接，第一流量计(61)通过第二比较器(51)与控制器(2)连接。

5.根据权利要求4所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：还包括出口水分仪(41)、第一比较器(42)和第一调节器(43)；出口水分仪(41)安装在超回设备的出口端处，用于检测超回出口端处物料的水分；第一比较器(42)的输入端分别与控制器(2)的输出端和出口水分仪(41)的输出端电连接，第一比较器(42)的输出端与第一调节器(43)的输入端电连接，第一调节器(43)的输出端与第二比较器(51)的输入端连接。

6.根据权利要求2或5所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述出口水分仪(41)的输出端与控制器(2)的输入端电连接。

7.根据权利要求1所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述生产数据包括入口水分、蒸汽流量、热风温度和物料流量。

8.根据权利要求7所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述生产数据还包括时间、通道号、模块号和作业号。

9.根据权利要求1所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述加水量预测模型采用Light GBM回归算法模型。

10.根据权利要求1所述的一种超回水分控制系统，其特征在于：所述控制器(2)包括计时单元，用于计量数据采集单元采集数据的间隔时长。