專利名稱：利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙草加工過程中，利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制方 法，特別涉及能夠根據(jù)加工過程參數(shù)實時修正成品結(jié)果，并能實時調(diào)整控制系統(tǒng)的新型煙 草加工控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行傳統(tǒng)卷煙產(chǎn)品加工過程控制，是設(shè)備控制層以本加工工序結(jié)束后的煙草水 份、溫度為控制目標(biāo)，通過對加工后檢測的結(jié)果加工后出料的水份、溫度參數(shù)反饋PLC控制 系統(tǒng)輸入信號，利用PLC可編程序控制器中的PID閉環(huán)控制單元，調(diào)整加工設(shè)備配置的執(zhí) 行器件如排潮封門、蒸汽閥門，實現(xiàn)工工序結(jié)束后的煙草水份、溫度在控制目標(biāo)值上下限范 圍內(nèi)動態(tài)穩(wěn)定。整個自動控制過程是通過對加工成品加工后出料的間接檢測結(jié)果的動態(tài)穩(wěn) 定控制來實現(xiàn)的。而對于加工成品加工后出料的內(nèi)在品質(zhì)要素是否合格，既無法實時檢測 更沒有實施動態(tài)控制。這樣，導(dǎo)致在卷煙產(chǎn)品加工過程中，對內(nèi)在產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定控制一直 存在著無法克服的弊端，具體原因如下
1、由于實施的是結(jié)果控制，即通過對每道工序加工過程結(jié)束后產(chǎn)品的間接檢測結(jié)果， 反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)結(jié)果偏差程度調(diào)整控制參數(shù)，因設(shè)備運行狀態(tài)要經(jīng)過一段 時滯過渡過程，故后續(xù)加工出來的產(chǎn)品結(jié)果指標(biāo)經(jīng)過一段波動振蕩阻尼延時，逐步達(dá)到穩(wěn) 定控制目標(biāo)。因此加工過程的穩(wěn)定要經(jīng)過一段調(diào)整滯后的延時過程，使得產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì) 波動較大。2、產(chǎn)品加工過程的傳統(tǒng)控制目標(biāo)是水份、溫度等。但這對于產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量穩(wěn)定指 標(biāo)的要求，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這些驗收“標(biāo)準(zhǔn)”參數(shù)僅是設(shè)備檢測產(chǎn)品質(zhì)量的中間監(jiān)控變量，不 是產(chǎn)品真正質(zhì)量指標(biāo)，更不能保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定。換言之，盡管滿足了單一控制目標(biāo) 的設(shè)備運行，但穩(wěn)定指標(biāo)的控制是由多種控制參數(shù)綜合作用形成的結(jié)果；二是盡管達(dá)到這 一控制目標(biāo)的產(chǎn)品內(nèi)在感官質(zhì)量不一定就合格、更不一定穩(wěn)定，甚至若中間控制參數(shù)不妥， 可能加工出的已經(jīng)是廢品而傳統(tǒng)方法的檢測結(jié)果仍能能滿足這些指標(biāo)。3、由于檢測手段的局限性，使得產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)參數(shù)如色澤、吸味、余味、雜氣、協(xié) 調(diào)性、香氣量、香氣質(zhì)、豐滿度〕無法實時在線采樣檢測和控制。而正是這些內(nèi)在指標(biāo)決定了 卷煙產(chǎn)品的獨特香氣風(fēng)如格和口味特征。這些指標(biāo)在加工過程中不能嚴(yán)格、準(zhǔn)確，穩(wěn)定地實 施控制，很難實現(xiàn)中式卷煙的目標(biāo)。4、其利用手段，一方面把加工過程的大多運行參數(shù)設(shè)定為常量、或者通過調(diào)整執(zhí) 行器件控制在一定范圍；另一方面以加工后產(chǎn)品(水份或溫度)合格(根據(jù)產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn))為 目標(biāo)值，加工后產(chǎn)品出料檢測值水份或溫度檢測儀檢測到的偏差反饋到PLC控制器并進行 PID計算、調(diào)整輸出信號，改編特定的執(zhí)行器件(如排潮風(fēng)門或熱風(fēng)風(fēng)門)，最終使加工后產(chǎn) 品水份溫度動態(tài)趨于目標(biāo)值。因而在實際加工過程中，外界提供的工藝條件、環(huán)境的溫度、環(huán)境濕度、前道工序 加工參數(shù)都是變量，按設(shè)定常數(shù)控制的動態(tài)參數(shù)也實時的在變化。這些被作為“常量”簡化控制的變量，對在加工過程中原料內(nèi)在質(zhì)量的變化影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的是提供一種利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的 在線控制方法，其具有在煙草加工過程中利用算機實現(xiàn)在線跟蹤控制狀態(tài)、預(yù)測產(chǎn)品結(jié)果 的品質(zhì)，實時自動修正控制系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)控制，使其原料在加工全過程中的每一 個過程參數(shù)都能夠控制在優(yōu)化的參數(shù)范圍內(nèi)，調(diào)整至最佳參數(shù)組合狀態(tài)中。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制 方法，包括以下步驟
1、通過溫度傳感器、水分儀對加工前來料煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值進行采集；
2、將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度進行采集；
3、將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值與加工 前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數(shù)值進行比較是否偏離參數(shù)值；
4、由數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)計算機運算、分析并提出控制參數(shù)設(shè)定的修改指令下達(dá)到PLC可編 程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調(diào)整設(shè)備的在線控制參數(shù)、輸出指令信號，實現(xiàn) 在線對煙草加工過程參數(shù)的實時調(diào)整。因此，本發(fā)明在煙草加工過程中能夠?qū)崿F(xiàn)在線修正控制，通過采集加工過程參數(shù) 與數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的優(yōu)化參數(shù)參考進行實時修正與動態(tài)控制，利用數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的針對 諸多結(jié)果編輯調(diào)整控制指令軟件的多個裝置集成的控制系統(tǒng)，使其原料在加工全過程中的 每一個過程參數(shù)都能夠控制在經(jīng)過優(yōu)化的參數(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)過程參數(shù)實際值與來料前的參 數(shù)值進行比較，并實時修正在線控制，保證結(jié)果內(nèi)在品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定。在本發(fā)明中，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，安裝在服務(wù)器中的加工過程控 制軟件、在線修正控制軟件，以及安裝在服務(wù)器中優(yōu)化參數(shù)值。利用數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)先下 達(dá)到設(shè)備層PLC控制系統(tǒng)的調(diào)整、執(zhí)行，優(yōu)先修改、設(shè)定修正參數(shù)，控制結(jié)果實時強制修正 相應(yīng)設(shè)備的控制參數(shù)。上述中，所指的控制軟件、在線修正控制軟件是指來料加工前采集原料加工過程 中的設(shè)備運行參數(shù)與加工過程產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)之間的參數(shù)值比較。在本發(fā)明中，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其采集控制狀態(tài)信號包括前段加工參數(shù)，環(huán)境 溫度、濕度信息，設(shè)備PLC控制系統(tǒng)上載的控制層全部輸入、輸出狀態(tài)參數(shù)，以及相關(guān)控制 參數(shù)。在本發(fā)明中，所述設(shè)備控制層PLC可編程序控制器為控制系統(tǒng)的底層執(zhí)行設(shè)備。上述中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過局域網(wǎng)與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)并采集控制狀態(tài)信號； 數(shù)據(jù)采集服務(wù)器再通過工業(yè)以太網(wǎng)與前一工藝段、環(huán)境溫度、濕度控制系統(tǒng)以及設(shè)備PLC 控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)煙草加工設(shè)備數(shù)據(jù)信息的上載及中央數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)控制指令的下達(dá)。上述中，設(shè)備控制層PLC可編程序控制器用于控制系統(tǒng)的底層執(zhí)行控制設(shè)備。它 一方面通過數(shù)據(jù)和模擬量輸入端接收傳感器(如溫度、流量、壓力傳感器)監(jiān)測到的設(shè)備控 制層輸入信號包括加工前來料檢測信號、加工設(shè)備各傳感器檢測的狀態(tài)信號、加工后成品 檢測信號。另一方面要進行PID計算調(diào)整控制系統(tǒng)輸出值，再通過PLC輸出端改變輸出信 號進而調(diào)整執(zhí)行元件如閥門開啟度，烘絲、回潮、潤葉機筒體轉(zhuǎn)速，風(fēng)速，風(fēng)門等。CN 102141804 A
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總之，本發(fā)明的在線控制方法，實現(xiàn)了設(shè)備運行過程參數(shù)通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)在線控制的結(jié) 果與PLC控制系統(tǒng)的控制程序、控制參數(shù)的優(yōu)化結(jié)合，實現(xiàn)工藝設(shè)備對各個控制參數(shù)的取 值范圍及其參數(shù)的最佳搭配，構(gòu)成多組優(yōu)化控制參數(shù)組，對煙葉(絲)加工過程參數(shù)的實時 分析，及時預(yù)先干預(yù)、修正PLC控制系統(tǒng)的動態(tài)控制，確保最終產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)的穩(wěn)定優(yōu)良， 為生產(chǎn)的每一個品牌卷煙都保持具有獨特香氣風(fēng)格和口味特征提供保障，同時，使煙草加 工行業(yè)的數(shù)據(jù)參數(shù)資源得到了深層次開發(fā)和高效率利用。
具體實施例方式下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。實施例
1、在制絲生產(chǎn)線，先后投入多批原料試生產(chǎn)，在滿足煙草加工工藝規(guī)范的前提下，通過 溫度傳感器、水分儀對加工前來料煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值(如控制參數(shù)的實際值、 各個控制點的檢測值以及工藝條件等)進行采集，并將采集的參數(shù)值，輸入到數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng) 計算機中，或?qū)Ω鞣N過程參數(shù)進行可能取值范圍內(nèi)的調(diào)試，每一批次又分別在不同時間段 有計劃的幾次調(diào)整工序參數(shù)和工藝條件，對試驗?zāi)繕?biāo)物料在各工序工藝點間的品質(zhì)變化過 程進行跟綜紀(jì)錄、取樣、試驗，直至攝取到最終產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)(如工藝分析指標(biāo) 數(shù)據(jù)、理化指標(biāo)數(shù)據(jù)、評吸指標(biāo)等感官品質(zhì)評定數(shù)據(jù))進行采集，并將采集的參數(shù)值，輸入到 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中，形成控制軟件。建立原料加工過程中的設(shè)備運行參數(shù)與加工后產(chǎn)品內(nèi)在 品質(zhì)之間的參數(shù)值，各設(shè)備運行參數(shù)的優(yōu)化區(qū)域。2、將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度進行采集。 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對執(zhí)行元件、傳感檢測元件狀態(tài)參數(shù)，對影響產(chǎn)品內(nèi)部品 質(zhì)的前段加工參數(shù)信息、對加工過程中的環(huán)境溫度和濕度信息，以及對本機設(shè)備PLC控制 系統(tǒng)上載的控制層全部輸入、輸出狀態(tài)信號影響質(zhì)量的全部設(shè)備運行參數(shù)，對全部工藝點 檢測參數(shù)、信息實時進行在線采樣，并上傳至信息層數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。3、將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值與 加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數(shù)值進行比較是否偏離最佳參數(shù)值。數(shù)據(jù)監(jiān)控 制系統(tǒng)通過對煙草加工過程中實時單參數(shù)在線修正、單工序運行參數(shù)綜合在線修正、整個 工藝段運行參數(shù)綜合在線修正。通過對監(jiān)測的各種設(shè)備、工藝參數(shù)，比較優(yōu)化參數(shù)后，預(yù)測 出加工后產(chǎn)品結(jié)果內(nèi)在質(zhì)量即包括感官質(zhì)量、評吸指標(biāo)、理化指標(biāo)，實時在線品質(zhì)的修正。 此步驟包括下列內(nèi)容
(1)在數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中應(yīng)用在線修正專用軟件包；
(2)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集的“加工前的數(shù)據(jù)與控制標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)”與在線實時采集到的設(shè) 備運參數(shù)、含水率、溫度等數(shù)據(jù)進行實時比較；
(3)將采集的數(shù)據(jù)進行過濾，剔除擾動變化影響；
(4)對有效的數(shù)據(jù)進行分析，判斷出每一個(組)運行參數(shù)與最佳、合格參數(shù)區(qū)域的關(guān) 系，計算出每一個在線運行參數(shù)的偏差深度；
(5)加工前與加工過程的參數(shù)比較，得知當(dāng)前運行的過程參數(shù)可能引起產(chǎn)品出現(xiàn)的內(nèi) 在品質(zhì)的變化；
(6)將干預(yù)修正信息即產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)偏差及偏差深度，提示操作員注意。轉(zhuǎn)至監(jiān)控層，并在中央監(jiān)控畫面上顯示，提醒監(jiān)控值班人員。4、由數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)計算機運算、分析并提出控制參數(shù)設(shè)定的修改指令下達(dá)到PLC 可編程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調(diào)整設(shè)備的在線控制參數(shù)、輸出指令信號， 最終實現(xiàn)在線對煙草加工過程參數(shù)的實時調(diào)整。數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)在線采集的參數(shù)值，結(jié) 合加工設(shè)備運行工況(參數(shù)偏差深度)，選擇調(diào)用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)，調(diào) 整PLC控制系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)定值及PID開閉環(huán)自動化控制參數(shù)設(shè)定值，干預(yù)PLC控制系 統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對PLC控制系統(tǒng)強制下達(dá)控制參數(shù)的修正和參數(shù)限定值。上述中，利用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)的軟件、硬件與數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)無縫連 接，在進行設(shè)備層程序控制時，優(yōu)先執(zhí)行控制軟件下達(dá)的調(diào)整、設(shè)定指令，控制設(shè)備上的閥 門、風(fēng)機、風(fēng)門執(zhí)行元件，以及烘絲、回潮、潤葉機筒體轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)在線動態(tài)控制配合。正常運行時，設(shè)備的運行參數(shù)在線控制結(jié)果為最佳區(qū)域值。PLC控制系統(tǒng)按照操作 人員和專業(yè)技術(shù)員的相關(guān)權(quán)限設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)參考值，進行PID開閉環(huán)自動控制。當(dāng)在線控制系統(tǒng)預(yù)測到某些設(shè)備運行參數(shù)變化趨勢將導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)超差時， PLC控制系統(tǒng)自動優(yōu)先接受并執(zhí)行數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)實時下達(dá)的控制系統(tǒng)參數(shù)修改調(diào)整指令， 這時的調(diào)整參數(shù)是通過比較后修正的，最終成品質(zhì)結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)在線動態(tài)控制。本發(fā)明的一種利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制方法，其核心原理 是同樣原料、輔料、設(shè)備加工出來的產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)相同。即參預(yù)原料加工過程的準(zhǔn)確實時控 制的參數(shù)相同。
權(quán)利要求
1. 一種利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制方法，其特征在于包括以下步驟(1)通過溫度傳感器、水分儀對加工前來料煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值進行采集；(2)將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度進行采集； (3)將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值與加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數(shù)值進行比較是否偏離參數(shù)值；(4)由數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)計算機運算、分析并提出控制參數(shù)設(shè)定的修改指令下達(dá)到PLC可 編程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調(diào)整設(shè)備的在線控制參數(shù)、輸出指令信號，實 現(xiàn)在線對煙草加工過程參數(shù)的實時調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用計算機程序?qū)煵菁庸み^程參數(shù)的在線控制方法，包括通過溫度傳感器、水分儀對加工來料煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值進行采集，將實時在線采集加工過程的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度進行采集，將實時在線采集加工過程設(shè)備的運行參數(shù)、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數(shù)值與加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數(shù)值進行比較，由數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)提出控制參數(shù)設(shè)定的修改指令下達(dá)到PLC可編程序控制器，及時調(diào)整設(shè)備的在線控制參數(shù)、輸出指令信號，實現(xiàn)在線對煙草加工過程參數(shù)的實時調(diào)整。從而實現(xiàn)煙草在線加工過程中的原料變化的動態(tài)的控制。適用煙草加工制絲、打葉復(fù)烤、CO2膨脹煙絲線、卷接包加工的控制。
文檔編號G05B19/418GK102141804SQ20111007506
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者劉華, 沈德武, 馬玲玲 申請人:秦皇島煙草機械有限責(zé)任公司