一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法及系統(tǒng)，本發(fā)明通過選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分和熱風溫度進行統(tǒng)計；根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中出口水分的控制；根據(jù)熱風溫度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中熱風溫度的控制。本發(fā)明能夠大幅改善原制絲工序的質(zhì)量特性指標，增強薄板烘絲過程克服和消除異常干擾的能力，提高過程能力，充分保證薄板烘絲中的熱風溫度和出口水分的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了完全自動化控制，減輕勞動強度、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】
一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法及系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法及系統(tǒng)，屬于煙絲生產(chǎn)控制技 術領域。
【背景技術】
[0002] 在薄板烘絲工序，主要考核的質(zhì)量指標分別是熱風溫度和出口水分，根據(jù)采集到 的車間真實歷史數(shù)據(jù)，分析當前兩個關鍵質(zhì)量特性的現(xiàn)狀。首先觀察薄板烘絲多個批次出 口水分的變化過程，如圖l_a和圖l_b所示，從中可以看出，其出口水分的波動較為顯著，經(jīng) 常出現(xiàn)往復振蕩的現(xiàn)象，且幅度較大。在薄板烘絲工序中，出口水分由筒溫來調(diào)節(jié)，通過調(diào) 整筒溫的設定值來改變蒸汽閥門的開度，進而調(diào)節(jié)出口水分，筒溫設定值由流量、入口水 分、出口水分設定值進行計算，再加上出口水分的PID反饋值計算得到。然而，在實際生產(chǎn)過 程中，由于入口水分穩(wěn)定性較差，出口水分的PID反饋滯后性又比較高，往往還需要中控操 作人員根據(jù)出口水分的數(shù)據(jù)變化憑經(jīng)驗進行手動干預調(diào)節(jié)，比對出口水分和筒溫設定值的 調(diào)節(jié)變化，如圖2-a和圖2-b所示。從中可以看出，從出口有料開始，經(jīng)歷109個點，即545秒到 達目標值，期間筒溫設定值從150-145-140-135-130-135-140-145-150經(jīng)歷多次調(diào)整，調(diào)整 不到位，出口水分增長較慢;在157點發(fā)現(xiàn)出口水分偏低，筒溫設定值從150-148-145-143-140,直到200點左右停止下降，245點才重新回到目標值，期間波動較大，調(diào)整遲滯。因此，當 前筒溫設定值的變化主要依靠人工根據(jù)出口水分的變化進行調(diào)節(jié)，滯后性較為明顯，導致 出口水分的波動較大。
[0003] 觀察薄板烘絲多個批次熱風溫度的變化過程，如圖3-a和圖3-b所示，從中可以看 出，熱風溫度的波動較為顯著，經(jīng)常出現(xiàn)往復振蕩的現(xiàn)象，且幅度較大。在薄板烘絲工序?qū)?際生產(chǎn)過程中，目前主要是通過調(diào)節(jié)熱風風門開度來對熱風溫度進行控制，以確保熱風溫 度保持在一個較為穩(wěn)定的區(qū)間，進一步分析熱風風門開度與熱風溫度之間的關系，如圖4-a 和圖4-b所示。從中可以發(fā)現(xiàn)，當前對熱風溫度的調(diào)整存在調(diào)整量不準確，頻繁連續(xù)調(diào)整，過 程偏差較大的問題，具體分析如下:在批次開始初期，設備預熱不足，熱風初始溫度就不足， 開始生產(chǎn)后熱風風門的初始位置偏小;從第3個點開始，連續(xù)調(diào)整風門開度9-12-15-18-21-24，時間跨度較長，調(diào)整幅度偏小，多次調(diào)整不到位，導致較長一段時間熱風溫度偏低;從第 132個點開始，由于熱風溫度出現(xiàn)偏高的現(xiàn)象，又出現(xiàn)連續(xù)調(diào)整風門開度的現(xiàn)象，24-21-18-15-18-15,多次調(diào)整不到位，熱風溫度也未能有效降低下來。因此當前熱風風門開度的變化 主要依靠操作人員手動憑經(jīng)營調(diào)整和熱風溫度的PID反饋調(diào)節(jié)，滯后性較為明顯，導致熱風 溫度的波動較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法及系統(tǒng)，以解決目前 薄板烘絲工序中熱風溫度和出口水分的控制不夠準確的問題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術問題提供了一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，該控 制方法包括以下步驟：
[0006] 1)選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分和熱風 溫度進行統(tǒng)計；
[0007] 2)根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn) 對薄板烘絲工序中出口水分的控制；
[0008] 3)根據(jù)熱風溫度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實 現(xiàn)對薄板烘絲工序中熱風溫度的控制。
[0009] 所述步驟2)的調(diào)整過程如下：
[0010] A.將出口水分實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為N個區(qū)間；
[0011] B.采集當前的出口水分，對當前的所采集的出口水分與目標值之差進行區(qū)間判 定，并根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整筒溫設定值。
[0012] 所述步驟3)的調(diào)整過程如下：
[0013] a.將熱風溫度實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為Μ個區(qū)間；
[0014] b.采集當前的熱風溫度，對當前的所采集的熱風溫度與目標值之差進行區(qū)間判 定，并根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整熱風風門開度。
[0015] 出口水分實際值與目標值之差E(k)的變化區(qū)域劃分為A、B、-B、C、-c、D、-D、E和-E 九個區(qū)間，出口水分實際值與目標值之差在±0.15的區(qū)間的為A區(qū)，在此區(qū)間時筒溫設定值 保持不變;在0.15-0.2區(qū)間的為B區(qū)，在0.2-0.3區(qū)間的為C區(qū)，在0.3到0.4區(qū)間的為D區(qū)，大 于0.4的為E區(qū)，在-0.15到-0.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-0.2到-0.3區(qū)間的為-C區(qū)，在-0.3到-0.4 區(qū)間的為 -D區(qū)，小于-0.4的為-E區(qū)。
[0016] 將熱風溫度的實際值與目標值的變化區(qū)域劃分為4、8、3、(：、-(：、0和-0七個區(qū)間， 熱風溫度實際值與目標值的差在±0.8區(qū)間的為A區(qū)，在0.8-1.2區(qū)間的為B區(qū)，在1.2-1.8區(qū) 間的為C區(qū)，大于1.8的為D區(qū)，在-0.8到-1.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-1.2到-1.8區(qū)間的為-C區(qū)，小 于 _1.8的為-D區(qū)。
[0017] 筒溫設定值的基礎值F由薄板烘絲工序中需要去掉的水量L確定。
[0018] 熱風溫度實際值與目標值之差的區(qū)間判定規(guī)則如下：
[0019] 若連續(xù)3點中有兩個點落在A區(qū)，則判定此時處于A區(qū)；若連續(xù)3點中有兩點落在嘔 及B區(qū)以上，則判定此時處于B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩點落在C區(qū)及C區(qū)以上，則判定此時處于C 區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在D區(qū)，則判定此時處于D區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-B區(qū) 及-B區(qū)以下，則判定此時處于-B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-C區(qū)及-C區(qū)以下，則判定此 時處于-C區(qū);若連續(xù)3點中有兩個點落在-D區(qū)，則判定此時處于-D區(qū)。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括中控系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元和集成數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，所 述集成數(shù)據(jù)庫用于選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分 和熱風溫度的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，所述中控系統(tǒng)用于根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離 程度分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中出口水分的控制，用于根據(jù)熱 風溫度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序 中熱風溫度的控制。
[0021] 筒溫設定值的調(diào)整過程如下：
[0022] A.將出口水分實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為N個區(qū)間；
[0023] B.采集當前的出口水分，對當前的所采集的出口水分與目標值之差進行區(qū)間判 定，并根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整筒溫設定值。
[0024] 熱風風門開度的調(diào)整過程如下：
[0025] a.將熱風溫度實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為Μ個區(qū)間；
[0026] b.采集當前的熱風溫度，對當前的所采集的熱風溫度與目標值之差進行區(qū)間判 定，并根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整熱風風門開度。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì) 量的因素，并對出口水分和熱風溫度進行統(tǒng)計;根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度 分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中出口水分的控制;根據(jù)熱風溫度實 際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中熱風溫 度的控制。本發(fā)明能夠大幅改善原制絲工序的質(zhì)量特性指標，增強薄板烘絲過程克服和消 除異常干擾的能力，提高過程能力，充分保證薄板烘絲中的熱風溫度和出口水分的穩(wěn)定性， 實現(xiàn)了完全自動化控制，減輕勞動強度、提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0028] 圖Ι-a是薄板烘絲工序中出口水分2的時間序列圖；
[0029] 圖1 -b是薄板烘絲工序中出口水分3的時間序列圖；
[0030] 圖2-a是薄板烘絲工序中出口水分的時間序列圖；
[0031]圖2-b是薄板烘絲工序中滾筒溫度設定值的時間序列圖；
[0032] 圖3-a是薄板烘絲工序中熱風溫度的時間序列圖；
[0033] 圖3-b是薄板烘絲工序中C26的熱風溫度時間序列圖；
[0034] 圖4-a是薄板烘絲工序中熱風溫度_1的時間序列圖；
[0035] 圖4-b是薄板烘絲工序中與熱風溫度_1相對應的熱風風門開度的時間序列圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)的結構框架示意圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明應用前薄板烘絲出口水分數(shù)據(jù)示意圖；
[0038] 圖7是本發(fā)明應用后薄板烘絲出口水分數(shù)據(jù)示意圖；
[0039] 圖8是本發(fā)明應用前薄板烘絲熱風溫度數(shù)據(jù)示意圖；
[0040] 圖9是本發(fā)明應用后薄板烘絲熱風溫度數(shù)據(jù)示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的說明。
[0042] 本發(fā)明的一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法的實施例。
[0043] 針對薄板烘絲工序，按照各工序生產(chǎn)工藝要求及國家煙草專賣局發(fā)布的《卷煙制 造過程能力測評導則》中的該工序關鍵質(zhì)量特性，確定了影響薄板烘絲工序關鍵質(zhì)量特性 的影響因素，見表1所示。
[0044] 表1 ·
[0045]
[0047] 具體質(zhì)量監(jiān)控的對象見表2。[0048] 表 2
[0046]
[0049]
[0050] 可見薄板烘絲過程中的關鍵質(zhì)量特性包括出口水分和熱風溫度，而影響出口水分 的重點因素包括筒溫設定值、蒸汽閥門開度和物料流量，影響熱風溫度的重點因素包括熱 風風門開度和物料流量。下面就對出口水分和熱風溫度的控制進行說明。
[0051 ] 1.對出口水分進行分區(qū)控制
[0052]本發(fā)明采用分區(qū)控制的方式控制出口水分，即根據(jù)出口水分實際值與設定值的偏 離程度分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整。下面對分區(qū)控制的具體過程進行詳細說明。
[0053] 入口有料一段時間后(60秒)后，取1分鐘的入口水分數(shù)據(jù)的平均值Μ作為這批物流 入口水分的估計值，減去出口水分的目標值，則為需要在該工序去掉的水分量L，若L值大于 7.5，將筒溫設定值的基礎值F設為170;在7.2到7.5之間，將筒溫設定值的基礎值F設為165; 在6.9到7.2之間，將筒溫設定值的基礎值F設為160;若該值在6.6到6.9之間，將筒溫設定值 的基礎值F設為155;若該值在6.2到6.6之間，將筒溫設定值F設為150;若該值小于6.2，將筒 溫設定值F設為145。當出口水分大于12.5時，說明出口有料了，這時分兩種情況:若水分繼 續(xù)升高達到出口水分的設定值，則從達到設定值的時刻開始采用以下分段控制策略;若水 分在10個點內(nèi)仍未達到出口水分的設定值，則在第10個點的時刻開始采用分區(qū)控制策略。
[0054] 將薄板烘絲工序中的出口水分實際值與目標值之差E(k)的變化區(qū)域劃分為六』、-B、C、-C、D、-D、E和-E九個區(qū)間，出口水分實際值與目標值之差在± 0.15的區(qū)間的為A區(qū)，在 此區(qū)間時筒溫設定值保持不變;在0.15-0.2區(qū)間的為B區(qū)，在0.2-0.3區(qū)間的為C區(qū)，在0.3到 0.4區(qū)間的為D區(qū)，大于0.4的為E區(qū)，在-0.15到-0.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-0.2到-0.3區(qū)間的為-C區(qū)，在-〇. 3到-0.4區(qū)間的為-D區(qū)，小于-0.4的為-E區(qū)。
[0055] 采集當前出口水分值，判斷當前出口水分值與目標值之差所處區(qū)間，每采集一個 出口水分值，進行一次區(qū)間判定。區(qū)間判定是每采一個數(shù)，都要進行一次區(qū)間判定，區(qū)間判 定方法是，根據(jù)當前所采數(shù)，以及之前的兩個數(shù)，共連續(xù)3點來判斷。根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整筒 溫設定值。
[0056] 1)若E(k)在A 區(qū)
[0057] 若E(k)從A區(qū)變化到B區(qū)，將筒溫設定值+2;若E(k)從A區(qū)變化到C區(qū)，將筒溫設定值 +3;若E(k)從A區(qū)變化到D區(qū)，將筒溫設定值+5;若E(k)從A區(qū)變化到-B區(qū)，將筒溫設定值-2; 若E(k)從A區(qū)變化到-C區(qū)，將筒溫設定值-3;若E(k)從A區(qū)變化到-D區(qū)，將筒溫設定值-5。
[0058] 2)若E(k)在B 區(qū)
[0059] 若E(k)從B區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值保持不變;若E(k)從B區(qū)變化到C區(qū)，將筒溫 設定值+3;若E(k)從B區(qū)變化到D區(qū)，將筒溫設定值+5;若E(k)從B區(qū)變化到E區(qū)，將筒溫設定 值+8;若E(k)從B區(qū)變化到-B區(qū)，將筒溫設定值-5;若連續(xù)5個點保持在B區(qū)，將筒溫設定值+ 2;然后重新計點數(shù)。
[0060] 3)若 E(k)在C 區(qū)
[0061] 若E(k)從C區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值-3;若E(k)從C區(qū)變化到B區(qū)，將筒溫設定 值-1;若E(k)從C區(qū)變化到D區(qū)，將筒溫設定值+3;若E(k)從C區(qū)變化到E區(qū)，將筒溫設定值+5; 若連續(xù)5個點保持在C區(qū)，將筒溫設定值+3;然后重新計點數(shù)。
[0062] 4)若E(k)在D 區(qū)
[0063] 若E(k)從D區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值-5;若E(k)從D區(qū)變化到B區(qū)，將筒溫設定 值-3;若E (k)從D區(qū)變化到C區(qū)，將筒溫設定值-2;若E (k)從D區(qū)變化到E區(qū)，將筒溫設定值+3; 若連續(xù)5個點保持在D區(qū)，將筒溫設定值+5;然后重新計點數(shù)。
[0064] 5)若E(k)在E 區(qū)
[0065] 若E(k)從E區(qū)變化到B區(qū)，將筒溫設定值-5;若E(k)從E區(qū)變化到C區(qū)，將筒溫設定 值-3;若E (k)從E區(qū)變化到D區(qū)，將筒溫設定值-2。
[0066] 6)若 E(k)在-B 區(qū)
[0067] 若E(k)從-B區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值保持不變;若E(k)從-B區(qū)變化到B區(qū)，將筒 溫設定值+5;若E(k)從-B區(qū)變化到-C區(qū)，將筒溫設定值-3;若E(k)從-B區(qū)變化到-D區(qū)，將筒 溫設定值-5;若E(k)從-B區(qū)變化到-E區(qū)，將筒溫設定值-8;若連續(xù)5個點保持在-B區(qū)，將筒溫 設定值-2;然后重新計點數(shù)。
[0068] 7)若 E(k)在-C 區(qū)
[0069] 若E(k)從-C區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值+3;若E(k)從-C區(qū)變化到-B區(qū)，將筒溫設 定值+1;若E(k)從-C區(qū)變化到-D區(qū)，將筒溫設定值-3;若E(k)從-C區(qū)變化到-E區(qū)，將筒溫設 定值-5;若連續(xù)5個點保持在-C區(qū)，將筒溫設定值-3;然后重新計點數(shù)。
[0070] 8)若 E(k)在-D 區(qū)
[0071] 若E(k)從-D區(qū)變化到A區(qū)，將筒溫設定值+5;若E(k)從-D區(qū)變化到-B區(qū)，將筒溫設 定值+3;若E(k)從-D區(qū)變化到-C區(qū)，將筒溫設定值+2;若E(k)從-D區(qū)變化到-E區(qū)，將筒溫設 定值-3;若連續(xù)5個點保持在-D區(qū)，將筒溫設定值-5;然后重新計點數(shù)。
[0072] 9)若 E(k)在-E 區(qū)
[0073] 若E(k)從-E區(qū)變化到-B區(qū)，將筒溫設定值+5;若E(k)從-E區(qū)變化到-C區(qū)，將筒溫設 定值+3;若E( k)從-E區(qū)變化到-D區(qū)，將筒溫設定值+2。
[0074] 2.根據(jù)熱風溫度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整。
[0075] 開始階段：以流量判斷生產(chǎn)開始，要求每批開始先設定熱風溫度的目標值，若設為 11 〇，則初始閥門開度為30，若設為115，則初始閥門開度為65。
[0076] 將熱風溫度的實際值與目標值的變化區(qū)域劃分為4、8、3、(：、-(：、0和-0七個區(qū)間， 熱風溫度實際值與目標值的差在±0.8區(qū)間的為A區(qū)，在0.8-1.2區(qū)間的為B區(qū)，在1.2-1.8區(qū) 間的為C區(qū)，大于1.8的為D區(qū)，在-0.8到-1.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-1.2到-1.8區(qū)間的為-C區(qū)，小 于 _1.8的為-D區(qū)。
[0077] 熱風溫度每采一個數(shù)，都要進行一次區(qū)間判定，根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整混合風門開 度，區(qū)間判定方法是，根據(jù)當前所采數(shù)，以及之前的兩個數(shù)，共連續(xù)3點來判斷:若連續(xù)3點中 有兩個點落在A區(qū)，則判定此時處于A區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在B區(qū)及B區(qū)以上，則判定 此時處于B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在C區(qū)及C區(qū)以上，則判定此時處于C區(qū);若連續(xù)3點中 有兩個點落在D區(qū)，則判定此時處于D區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-B區(qū)及-B區(qū)以下，則判 定此時處于-B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-C區(qū)及-C區(qū)以下，則判定此時處于-C區(qū)；若連 續(xù)3點中有兩個點落在-D區(qū)，則判定此時處于-D區(qū)。
[0078] 1)假設正常階段的初始區(qū)間為A區(qū)（中間區(qū)）
[0079] 若繼續(xù)判定處于A區(qū)，在此區(qū)間內(nèi)不作調(diào)整;若判定此時已從A區(qū)變化到了B區(qū)，減 小風門開度3;當判定此時已從A區(qū)變化到了-B區(qū)，增大風門開度3;若判定此時已從A區(qū)變化 到了C區(qū)，減小混合風門開度5;當判定此時已從A區(qū)變化到了-C區(qū)，增大混合風門開度5;若 判定此時已從A區(qū)變化到了D區(qū)，減小混合風門開度10;當判定此時已從A區(qū)變化到了-D區(qū)， 增大混合風門開度10;若連續(xù)5點都判斷在A區(qū)，且連續(xù)5點增大，減小風門開度2;若連續(xù)5點 都判斷在A區(qū)，且連續(xù)5點減小，增大風門開度2。
[0080] 2)當判定前一時刻在B區(qū)
[0081] 若判定此時已從B區(qū)變化到了A區(qū)，風門開度不變;若判定此時已從B區(qū)變化到了C 區(qū)，減小風門開度3;若判定此時已從B區(qū)變化到了 D區(qū)，減小風門開度5;若判定從B區(qū)變化到 了-B、-C、-D區(qū)，風門開度分別+5、+5、+10;若連續(xù)3點在B區(qū)，減小風門開度3。
[0082] 3)當判定前一時刻在C區(qū)
[0083]若判定此時已從C區(qū)變化到了 A區(qū)，增大風門開度3;若判定此時已從C區(qū)變化到了 B 區(qū)，風門開度不變;若判定此時已從C區(qū)變化到了D區(qū)，減小風門開度5;若判定從C區(qū)變化到 了-B、-C、-D區(qū)，風門開度分別+5、+5、+10;若連續(xù)3點在C區(qū)，減小風門開度3。
[0084] 4)當判定前一時刻在D區(qū)
[0085]若判定此時已從D區(qū)變化到了 A區(qū)，增大風門開度5;若判定此時已從D區(qū)變化到了 B 區(qū)，增大風門開度3;若判定此時已從D區(qū)變化到了 C區(qū)，保持風門開度不變;若判定從D區(qū)變 化到了-B、-C、-D區(qū)，風門開度分別+5、+5、+10;若連續(xù)3點在D區(qū)，減小風門開度5。
[0086] 5)當判定前一時刻在-B區(qū)
[0087] 若判定此時已從-B區(qū)變化到了A區(qū)，風門開度不變；若判定此時已從-B區(qū)變化到 了-C區(qū)，增大風門開度3;若判定此時已從B區(qū)變化到了-D區(qū)，增大風門開度5;若判定從-B區(qū) 變化到了 B、C、D區(qū)，風門開度分別-5、-5、-10;若連續(xù)3點在-B區(qū)，增大風門開度3。
[0088] 6)當判定前一時刻在-C區(qū)
[0089]若判定此時已從-C區(qū)變化到了 A區(qū)，減小風門開度3;若判定此時已從-C區(qū)變化到 了-B區(qū)，風門開度不變;若判定此時已從-C區(qū)變化到了-D區(qū)，增大風門開度5;若判定從-C區(qū) 變化到了 B、C、D區(qū)，風門開度分別-5、-5、-10;若連續(xù)3點在-C區(qū)，增大風門開度3。
[0090] 7)當判定前一時刻在-D區(qū)
[0091]若判定此時已從-D區(qū)變化到了 A區(qū)，減小風門開度5;若判定此時已從-D區(qū)變化到 了-B區(qū)，減小風門開度3;若判定此時已從-D區(qū)變化到了-C區(qū)，保持風門開度不變;若判定 從-D區(qū)變化到了B、C、D區(qū)，風門開度分別-5、-5、-10;若連續(xù)3點在-D區(qū)，增大風門開度5。
[0092] 通過上述過程，本發(fā)明能夠?qū)Ρ“搴娼z工序中的出口水分和熱風溫度進行精確控 制，使生產(chǎn)過程中的出口水分和熱風溫度盡可能的保持在目標值左右波動，提高了煙絲生 產(chǎn)的質(zhì)量。
[0093] 本發(fā)明的一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)的實施例
[0094] 本發(fā)明的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)如圖5所示，該控制系統(tǒng)包括中控系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集單元和集成數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采集單元用于采集影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，集成數(shù) 據(jù)庫用于選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分和熱風溫 度的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，中控系統(tǒng)用于根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對筒 溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中出口水分的控制，用于根據(jù)熱風溫度實際值 與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中熱風溫度的 控制。其工作過程已在方法的實施例中進行了詳細說明，這里不再贅述。
[0095] 該系統(tǒng)可根據(jù)對各關鍵質(zhì)量特性設計的分區(qū)規(guī)則和調(diào)整規(guī)則，建立多語義智能決 策控制規(guī)則，包括數(shù)據(jù)計算模型、控制模型、判別篩選規(guī)則、模糊修正模型、趨勢分析模型 等，允許智能監(jiān)控調(diào)整模塊對專家?guī)爝M行調(diào)用，允許人工對專家?guī)爝M行查詢、新增、刪除和 修改。根據(jù)產(chǎn)品牌號、生產(chǎn)工藝、環(huán)境等的差別，可以在該模塊中對控制系統(tǒng)的各類控制參 數(shù)進行必要的設置和調(diào)整，在管理員授權的情況下可以適當?shù)卣{(diào)整各控制規(guī)則庫中的控制 參數(shù)，對控制規(guī)則進行修正和優(yōu)化。
[0096] 為了使控制系統(tǒng)的自學習功能能夠更符合操作人員的需求，可以對自學習規(guī)則的 學習時間、數(shù)據(jù)范圍、學習頻率等自學習規(guī)則進行調(diào)整，同時支持自學習按條件進行查詢。 將關鍵質(zhì)量特性及其影響因素都納入同一關系數(shù)據(jù)庫，支持對任一質(zhì)量特性查詢其歷史數(shù) 據(jù)、數(shù)據(jù)的時間序列表現(xiàn)，以及與之相關的各項影響因素。
[0097] 從專家?guī)飓@取相適應的控制規(guī)則，發(fā)出具體調(diào)整的指令對影響因素和控制參數(shù)進 行實時調(diào)整和糾正。系統(tǒng)設置主要是對系統(tǒng)中的各項基礎數(shù)據(jù)和參數(shù)進行管理，包括用戶 權限管理、工作流程管理、系統(tǒng)日志及系統(tǒng)備份等功能，實現(xiàn)任務驅(qū)動、過程跟蹤的質(zhì)量管 理模式，同時保證系統(tǒng)的安全性，防止外部侵入以及意外故障造成數(shù)據(jù)丟失。
[0098] 本發(fā)明的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用大型關系型數(shù)據(jù)庫MS SQL SERVER 2008,它是單處理、多線程的數(shù)據(jù)庫，與多重處理、單線程的數(shù)據(jù)庫相比，耗用 的硬件資源較少。SQL Server作為Windows 2000系統(tǒng)的延伸，和其他數(shù)據(jù)庫不同，無需為了 能在不同的操作系統(tǒng)上運行而降低效率，它能完全發(fā)揮Windows 2008的性能。
[0099] Windows 2003SERVER是微軟公司的一種全新32位多任務操作系統(tǒng)，具有多種網(wǎng)絡 管理功能，支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，Windows 2003SERVER是針對客戶機/服務器結構專門設計的 高效、可靠的開放式平臺，具有性能高、開放性強、安全可靠和可移植性強等特點。因此，本 發(fā)明選用Windows NT4.0(Windows2008)作為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。中間件為通用的連接工具 ODBC，開發(fā)工具采用當今世界流行的面向?qū)ο蟮恼Z言VB6.0，C#。
[0100]本系統(tǒng)結合現(xiàn)有C/S和B/S模式的各自優(yōu)勢，構建適宜于自身特點的智能控制系 統(tǒng);本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)查詢，報表模塊，用戶可以通過B/S模式服務查詢系統(tǒng)歷史運行情況，由于 B/S結構的特性，對于非實時性、大量運算的數(shù)據(jù)，使用B/S結構可以減少網(wǎng)絡管理人員的工 作量與客戶端的益用性。數(shù)據(jù)倉庫，專家知識庫，智能決策機制等，由于C/S模式的特性，對 于這些大量數(shù)據(jù)的存取，大量數(shù)據(jù)計量，以及數(shù)據(jù)接口方面的工作需要使用C/S模式。
[0101]將該系統(tǒng)平臺初步在生產(chǎn)過程中進行測試，驗證控制效果。測試驗證過程分別分 為三個階段:第一個階段，離線跟蹤測試;第二階段在線糾偏控制測試;第三階段，自學習算 法設計和應用。
[0102] 離線跟蹤測試主要是通過實時的數(shù)據(jù)跟蹤，通過系統(tǒng)運行提出控制措施，但控制 措施不直接寫入PLC系統(tǒng)，而是通過數(shù)據(jù)分析和比較來判斷每個時間點是否需要采取控制 行為，采取的控制行為方向是否正確，并與系統(tǒng)提出的控制行為進行驗證，以初步證明系統(tǒng) 采取的控制行為將會是有效的。
[0103] 在離線測試驗證系統(tǒng)的操作行為是有效的，則進一步進行在線的控制測試，在這 一測試中，將真正由系統(tǒng)運行寫入控制措施，實時進行智能化精準控制，以驗證程序調(diào)控的 準確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在測試的基礎上，對系統(tǒng)中部分控制參數(shù)，如閥門開度的調(diào)整幅度 等進行相應的微調(diào)，避免出現(xiàn)多次調(diào)整步到位或者超調(diào)等現(xiàn)象。
[0104] 在離線和在線測試都完成后，當前的控制系統(tǒng)就已基本能夠適應生產(chǎn)現(xiàn)場直接應 用了，但仍然可能會存在由于生產(chǎn)過程的操作環(huán)境、來料、檢測儀器和設備等發(fā)生變化而導 致系統(tǒng)調(diào)整不到位的現(xiàn)象，為此，奔赴買那個根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律還提出了應用最新 歷史批次數(shù)據(jù)進行自學習算法設計，使該控制系統(tǒng)具備自適應能力，具體自學習算法包括 以下四種類型：
[0105] 1)參與自學習計算的數(shù)據(jù)篩選機制
[0106] 首先按照標偏和過程能力指數(shù)對最近歷史批次數(shù)據(jù)進行比對篩選，選擇標偏較小 或過程能力較高的批次數(shù)據(jù)參與自學習，其次在批次內(nèi)選擇較為接近目標值的數(shù)據(jù)參與自 學習，而偏離目標較遠的數(shù)據(jù)將被篩除，以提高自學習的效果。
[0107] 2)量具校正后的自學習修正算法
[0108] 出口水分、入口水分的水分儀、溫度儀等在進行校正后，讀數(shù)的變化會影響精準控 制的準確程度，需要根據(jù)校正時量具的調(diào)整量進行自學習修正。
[0109] 3)極值區(qū)域自學習修正算法
[0110] 對于數(shù)據(jù)分布的兩端，例如來料水分偏大或偏小的部分區(qū)域，往往是不容易控制 好的區(qū)域，在經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選后常導致這部分區(qū)域?qū)臄?shù)據(jù)量不充分的現(xiàn)象，可采用對控 制效果不佳的歷史數(shù)據(jù)進行修正的方法補充數(shù)據(jù)來源，再進行自學習修正。
[0111] 系統(tǒng)運行效果比對分析
[0112] 對薄板烘絲工序的兩個關鍵質(zhì)量特性，采用本發(fā)明的控制方式使生產(chǎn)過程中出口 水分和熱風溫度盡可能保持在目標值左右波動，采用本發(fā)明的精準控制系統(tǒng)前后的數(shù)據(jù)分 布比對分別如圖6-9所示，表3-6所示。
[0113]表3.系統(tǒng)應用前薄板烘絲出口含水率過程質(zhì)量指標
[0116] 表4.系統(tǒng)應用后薄板烘絲出口含水率過程質(zhì)量指標[0117]
[0114] -
[0115] -
[0118]表5系統(tǒng)應用前薄板烘絲熱風溫度過程質(zhì)量指標 [0119]

[0120] 表6.系統(tǒng)應用后薄板烘絲熱風溫度過程質(zhì)量指標
[0121]
[0122]從精準控制前后的圖形和過程能力指數(shù)的比較結果來看，通過本發(fā)明的應用，初 步取得了以下效果：出口含水率過程偏差降低了20-30%，CPK有較大提升，約30%;熱風溫 度過程偏差降低了30%，CPK提升約20-30%;實現(xiàn)了過程自動診斷和控制，減少了人為干 預，保證產(chǎn)品的均質(zhì)化;降低了操作人員的工作強度。因此本發(fā)明可大幅改善薄板烘絲工序 的質(zhì)量特性指標，增強生產(chǎn)過程克服和消除異常干擾的能力，充分保證了薄板烘絲中熱風 溫度和出口水分的穩(wěn)定性，在卷煙行業(yè)具有很好的推廣應用前景。
【主權項】
1. 一種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，該控制方法包括以下步驟： 1) 選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分和熱風溫度 進行統(tǒng)計； 2) 根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄 板烘絲工序中出口水分的控制； 3) 根據(jù)熱風溫度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對 薄板烘絲工序中熱風溫度的控制。2. 根據(jù)權利要求1所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述步驟2) 的調(diào)整過程如下： A. 將出口水分實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為N個區(qū)間； B. 采集當前的出口水分，對當前的所采集的出口水分與目標值之差進行區(qū)間判定，并 根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整筒溫設定值。3. 根據(jù)權利要求1所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，所述步驟3) 的調(diào)整過程如下： a. 將熱風溫度實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為Μ個區(qū)間； b. 采集當前的熱風溫度，對當前的所采集的熱風溫度與目標值之差進行區(qū)間判定，并 根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整熱風風門開度。4. 根據(jù)權利要求2所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，出口水分實 際值與目標值之差E (k)的變化區(qū)域劃分為A、B、-B、C、-C、D、-D、E和-E九個區(qū)間，出口水分實 際值與目標值之差在±0.15的區(qū)間的為A區(qū)，在此區(qū)間時筒溫設定值保持不變;在0.15-0.2 區(qū)間的為B區(qū)，在0.2-0.3區(qū)間的為C區(qū)，在0.3到0.4區(qū)間的為D區(qū)，大于0.4的為E區(qū)，在-0.15 到-0.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-0.2到-0.3區(qū)間的為-C區(qū)，在-0.3到-0.4區(qū)間的為-D區(qū)，小于-0.4 的為-E區(qū)。5. 根據(jù)權利要求3所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，將熱風溫度 的實際值與目標值的變化區(qū)域劃分為A、B、-B、C、-C、D和-D七個區(qū)間，熱風溫度實際值與目 標值的差在±0.8區(qū)間的為A區(qū)，在0.8-1.2區(qū)間的為B區(qū)，在1.2-1.8區(qū)間的為C區(qū)，大于1.8 的為D區(qū)，在-0.8到-1.2區(qū)間的為-B區(qū)，在-1.2到-1.8區(qū)間的為-C區(qū)，小于-1.8的為-D區(qū)。6. 根據(jù)權利要求1所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，筒溫設定值 的基礎值F由薄板烘絲工序中需要去掉的水量L確定。7. 根據(jù)權利要求5所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制方法，其特征在于，熱風溫度實 際值與目標值之差的區(qū)間判定規(guī)則如下： 若連續(xù)3點中有兩個點落在A區(qū)，則判定此時處于A區(qū)；若連續(xù)3點中有兩點落在B區(qū)及B 區(qū)以上，則判定此時處于B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩點落在C區(qū)及C區(qū)以上，則判定此時處于C區(qū)； 若連續(xù)3點中有兩個點落在D區(qū)，則判定此時處于D區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-B區(qū)及-B 區(qū)以下，則判定此時處于-B區(qū)；若連續(xù)3點中有兩個點落在-C區(qū)及-C區(qū)以下，則判定此時處 于-C區(qū);若連續(xù)3點中有兩個點落在-D區(qū)，則判定此時處于-D區(qū)。8. -種基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制系統(tǒng)包括中控系統(tǒng)、數(shù) 據(jù)采集單元和集成數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，所述集 成數(shù)據(jù)庫用于選取出口水分和熱風溫度作為影響薄板烘絲質(zhì)量的因素，并對出口水分和熱 風溫度的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，所述中控系統(tǒng)用于根據(jù)出口水分實際值與目標值的偏離程度 分區(qū)對筒溫設定值進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中出口水分的控制，用于根據(jù)熱風溫 度實際值與目標值的偏離程度分區(qū)對熱風風門開度進行調(diào)整，以實現(xiàn)對薄板烘絲工序中熱 風溫度的控制。9. 根據(jù)權利要求8所述的基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，筒溫設定值 的調(diào)整過程如下： A. 將出口水分實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為N個區(qū)間； B. 采集當前的出口水分，對當前的所采集的出口水分與目標值之差進行區(qū)間判定，并 根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整筒溫設定值。10. 根據(jù)權利要求8所述基于薄板烘絲的煙絲質(zhì)量控制系統(tǒng)，其特征在于，熱風風門開 度的調(diào)整過程如下： a. 將熱風溫度實際值與目標值之差的變化區(qū)域劃分為Μ個區(qū)間； b. 采集當前的熱風溫度，對當前的所采集的熱風溫度與目標值之差進行區(qū)間判定，并 根據(jù)區(qū)間的變化調(diào)整熱風風門開度。
【文檔編號】F26B25/22GK105996107SQ201610436645
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】劉穗君, 張新鋒, 李超, 劉磊, 曹興強, 崔巖, 王玉建, 楊光露, 柳斌, 楊松波, 陳建中, 楊甦, 袁源, 胡學剛, 李顯紅
【申請人】河南中煙工業(yè)有限責任公司, 河南中煙工業(yè)有限責任公司南陽卷煙廠, 河南中心線電子科技有限公司