專利名稱：利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制方法
技術領域：
本發明涉及煙草加工過程中，利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制方 法，特別涉及能夠根據加工過程參數實時修正成品結果，并能實時調整控制系統的新型煙 草加工控制。
背景技術：
現行傳統卷煙產品加工過程控制，是設備控制層以本加工工序結束后的煙草水 份、溫度為控制目標，通過對加工后檢測的結果加工后出料的水份、溫度參數反饋PLC控制 系統輸入信號，利用PLC可編程序控制器中的PID閉環控制單元，調整加工設備配置的執 行器件如排潮封門、蒸汽閥門，實現工工序結束后的煙草水份、溫度在控制目標值上下限范 圍內動態穩定。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果的動態穩 定控制來實現的。而對于加工成品加工后出料的內在品質要素是否合格，既無法實時檢測 更沒有實施動態控制。這樣，導致在卷煙產品加工過程中，對內在產品品質的穩定控制一直 存在著無法克服的弊端，具體原因如下
1、由于實施的是結果控制，即通過對每道工序加工過程結束后產品的間接檢測結果， 反饋給控制系統，控制系統根據結果偏差程度調整控制參數，因設備運行狀態要經過一段 時滯過渡過程，故后續加工出來的產品結果指標經過一段波動振蕩阻尼延時，逐步達到穩 定控制目標。因此加工過程的穩定要經過一段調整滯后的延時過程，使得產品的內在品質 波動較大。2、產品加工過程的傳統控制目標是水份、溫度等。但這對于產品內在質量穩定指 標的要求，是遠遠不夠的。這些驗收“標準”參數僅是設備檢測產品質量的中間監控變量，不 是產品真正質量指標，更不能保證產品內在質量的穩定。換言之，盡管滿足了單一控制目標 的設備運行，但穩定指標的控制是由多種控制參數綜合作用形成的結果；二是盡管達到這 一控制目標的產品內在感官質量不一定就合格、更不一定穩定，甚至若中間控制參數不妥， 可能加工出的已經是廢品而傳統方法的檢測結果仍能能滿足這些指標。3、由于檢測手段的局限性，使得產品的內在品質參數如色澤、吸味、余味、雜氣、協 調性、香氣量、香氣質、豐滿度〕無法實時在線采樣檢測和控制。而正是這些內在指標決定了 卷煙產品的獨特香氣風如格和口味特征。這些指標在加工過程中不能嚴格、準確，穩定地實 施控制，很難實現中式卷煙的目標。4、其利用手段，一方面把加工過程的大多運行參數設定為常量、或者通過調整執 行器件控制在一定范圍；另一方面以加工后產品(水份或溫度)合格(根據產品工藝標準)為 目標值，加工后產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、調整輸出信號，改編特定的執行器件(如排潮風門或熱風風門)，最終使加工后產 品水份溫度動態趨于目標值。因而在實際加工過程中，外界提供的工藝條件、環境的溫度、環境濕度、前道工序 加工參數都是變量，按設定常數控制的動態參數也實時的在變化。這些被作為“常量”簡化控制的變量，對在加工過程中原料內在質量的變化影響很大。
發明內容
根據上述現狀，本發明的目的是提供一種利用計算機程序對煙草加工過程參數的 在線控制方法，其具有在煙草加工過程中利用算機實現在線跟蹤控制狀態、預測產品結果 的品質，實時自動修正控制系統設定參數，實現動態控制，使其原料在加工全過程中的每一 個過程參數都能夠控制在優化的參數范圍內，調整至最佳參數組合狀態中。為實現上述目的，本發明提供的利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制 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、濕度參數值進行采集；
2、將實時在線采集加工過程設備的運行參數、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備的運行參數、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數值與加工 前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數值進行比較是否偏離參數值；
4、由數據監控系統計算機運算、分析并提出控制參數設定的修改指令下達到PLC可編 程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調整設備的在線控制參數、輸出指令信號，實現 在線對煙草加工過程參數的實時調整。因此，本發明在煙草加工過程中能夠實現在線修正控制，通過采集加工過程參數 與數據監控系統中的優化參數參考進行實時修正與動態控制，利用數據監控系統中的針對 諸多結果編輯調整控制指令軟件的多個裝置集成的控制系統，使其原料在加工全過程中的 每一個過程參數都能夠控制在經過優化的參數范圍內，根據過程參數實際值與來料前的參 數值進行比較，并實時修正在線控制，保證結果內在品質的優質、穩定。在本發明中，數據監控系統包括數據管理服務器，安裝在服務器中的加工過程控 制軟件、在線修正控制軟件，以及安裝在服務器中優化參數值。利用數據監控系統，優先下 達到設備層PLC控制系統的調整、執行，優先修改、設定修正參數，控制結果實時強制修正 相應設備的控制參數。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 中的設備運行參數與加工過程產品內在品質之間的參數值比較。在本發明中，所述數據采集系統，其采集控制狀態信號包括前段加工參數，環境 溫度、濕度信息，設備PLC控制系統上載的控制層全部輸入、輸出狀態參數，以及相關控制 參數。在本發明中，所述設備控制層PLC可編程序控制器為控制系統的底層執行設備。上述中，數據采集系統，通過局域網與數據采集服務器聯網并采集控制狀態信號； 數據采集服務器再通過工業以太網與前一工藝段、環境溫度、濕度控制系統以及設備PLC 控制系統聯網，實現煙草加工設備數據信息的上載及中央數據控制系統控制指令的下達。上述中，設備控制層PLC可編程序控制器用于控制系統的底層執行控制設備。它 一方面通過數據和模擬量輸入端接收傳感器(如溫度、流量、壓力傳感器)監測到的設備控 制層輸入信號包括加工前來料檢測信號、加工設備各傳感器檢測的狀態信號、加工后成品 檢測信號。另一方面要進行PID計算調整控制系統輸出值，再通過PLC輸出端改變輸出信 號進而調整執行元件如閥門開啟度，烘絲、回潮、潤葉機筒體轉速，風速，風門等。CN 102141804 A
說明書
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總之，本發明的在線控制方法，實現了設備運行過程參數通過數據系統在線控制的結 果與PLC控制系統的控制程序、控制參數的優化結合，實現工藝設備對各個控制參數的取 值范圍及其參數的最佳搭配，構成多組優化控制參數組，對煙葉(絲)加工過程參數的實時 分析，及時預先干預、修正PLC控制系統的動態控制，確保最終產品內在品質的穩定優良， 為生產的每一個品牌卷煙都保持具有獨特香氣風格和口味特征提供保障，同時，使煙草加 工行業的數據參數資源得到了深層次開發和高效率利用。
具體實施例方式下面將結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例
1、在制絲生產線，先后投入多批原料試生產，在滿足煙草加工工藝規范的前提下，通過 溫度傳感器、水分儀對加工前來料煙葉或煙絲的溫度、濕度參數值(如控制參數的實際值、 各個控制點的檢測值以及工藝條件等)進行采集，并將采集的參數值，輸入到數據監控系統 計算機中，或對各種過程參數進行可能取值范圍內的調試，每一批次又分別在不同時間段 有計劃的幾次調整工序參數和工藝條件，對試驗目標物料在各工序工藝點間的品質變化過 程進行跟綜紀錄、取樣、試驗，直至攝取到最終產品內在品質的相關數據(如工藝分析指標 數據、理化指標數據、評吸指標等感官品質評定數據)進行采集，并將采集的參數值，輸入到 數據監控系統中，形成控制軟件。建立原料加工過程中的設備運行參數與加工后產品內在 品質之間的參數值，各設備運行參數的優化區域。2、將實時在線采集加工過程設備的運行參數、煙葉或煙絲的溫度、濕度進行采集。 數據監控系統通過數據采集系統對執行元件、傳感檢測元件狀態參數，對影響產品內部品 質的前段加工參數信息、對加工過程中的環境溫度和濕度信息，以及對本機設備PLC控制 系統上載的控制層全部輸入、輸出狀態信號影響質量的全部設備運行參數，對全部工藝點 檢測參數、信息實時進行在線采樣，并上傳至信息層數據監控系統。3、將實時在線采集加工過程設備的運行參數、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數值與 加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數值進行比較是否偏離最佳參數值。數據監控 制系統通過對煙草加工過程中實時單參數在線修正、單工序運行參數綜合在線修正、整個 工藝段運行參數綜合在線修正。通過對監測的各種設備、工藝參數，比較優化參數后，預測 出加工后產品結果內在質量即包括感官質量、評吸指標、理化指標，實時在線品質的修正。 此步驟包括下列內容
(1)在數據控制系統中應用在線修正專用軟件包；
(2)將數據采集系統中采集的“加工前的數據與控制標準數據”與在線實時采集到的設 備運參數、含水率、溫度等數據進行實時比較；
(3)將采集的數據進行過濾，剔除擾動變化影響；
(4)對有效的數據進行分析，判斷出每一個(組)運行參數與最佳、合格參數區域的關 系，計算出每一個在線運行參數的偏差深度；
(5)加工前與加工過程的參數比較，得知當前運行的過程參數可能引起產品出現的內 在品質的變化；
(6)將干預修正信息即產品內在品質偏差及偏差深度，提示操作員注意。轉至監控層，并在中央監控畫面上顯示，提醒監控值班人員。4、由數據監控系統計算機運算、分析并提出控制參數設定的修改指令下達到PLC 可編程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調整設備的在線控制參數、輸出指令信號， 最終實現在線對煙草加工過程參數的實時調整。數據監控系統根據在線采集的參數值，結 合加工設備運行工況(參數偏差深度)，選擇調用PLC可編程序控制器控制系統優化參數，調 整PLC控制系統運行參數的設定值及PID開閉環自動化控制參數設定值，干預PLC控制系 統的參數調節，數據監控系統對PLC控制系統強制下達控制參數的修正和參數限定值。上述中，利用PLC可編程序控制器控制系統的軟件、硬件與數據監控系統無縫連 接，在進行設備層程序控制時，優先執行控制軟件下達的調整、設定指令，控制設備上的閥 門、風機、風門執行元件，以及烘絲、回潮、潤葉機筒體轉速，實現在線動態控制配合。正常運行時，設備的運行參數在線控制結果為最佳區域值。PLC控制系統按照操作 人員和專業技術員的相關權限設定的標準參考值，進行PID開閉環自動控制。當在線控制系統預測到某些設備運行參數變化趨勢將導致產品內在品質超差時， PLC控制系統自動優先接受并執行數據監控系統實時下達的控制系統參數修改調整指令， 這時的調整參數是通過比較后修正的，最終成品質結果是能夠實現在線動態控制。本發明的一種利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制方法，其核心原理 是同樣原料、輔料、設備加工出來的產品內在品質相同。即參預原料加工過程的準確實時控 制的參數相同。
權利要求
1. 一種利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制方法，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、濕度參數值進行采集；(2)將實時在線采集加工過程設備的運行參數、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備的運行參數、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數值與加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數值進行比較是否偏離參數值；(4)由數據監控系統計算機運算、分析并提出控制參數設定的修改指令下達到PLC可 編程序控制器，通過PLC可編程序控制器及時調整設備的在線控制參數、輸出指令信號，實 現在線對煙草加工過程參數的實時調整。
全文摘要
本發明公開了一種利用計算機程序對煙草加工過程參數的在線控制方法，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、濕度參數值進行采集，將實時在線采集加工過程的運行參數、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備的運行參數、煙葉或煙絲的溫度、濕度參數值與加工前來料煙葉或絲的溫度、濕度采集的參數值進行比較，由數據監控系統提出控制參數設定的修改指令下達到PLC可編程序控制器，及時調整設備的在線控制參數、輸出指令信號，實現在線對煙草加工過程參數的實時調整。從而實現煙草在線加工過程中的原料變化的動態的控制。適用煙草加工制絲、打葉復烤、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 優先權日2011年3月28日
發明者劉華, 沈德武, 馬玲玲 申請人:秦皇島煙草機械有限責任公司