一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法
【专利摘要】本发明属于烟草制丝管控系统的方法，具体涉及一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法。本发明创新性地通过建模的方式，建立了“最小基本设备组”模型，将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需求的基础，并提供了基于此模型实现分组加工新工艺的配套设计方法。本发明的优点是，可实现分组加工新工艺对制丝管控系统提出的柔性化、智能化、精细化各项要求。1）工艺路线动态组合，提高了生产效率；2）实现了设备的故障冗余，提高了设备的利用率；3）实现了柔性化的任务调度。
【专利说明】—种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法
【技术领域】
[0001]本发明属于烟草制丝管控系统的方法，具体涉及一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法。
【背景技术】
[0002]分组加工技术作为特色工艺研究与精细化加工工艺的有机结合，已成为烟草行业研究实施的重点。在分组加工新工艺下，呈现出多分支、多组合、交叉共用的复杂工艺线路以及多模块组合、频繁变化的生产需求，对相应制丝管控系统提出了柔性化、智能化、精细化的更高要求。
[0003]常规的制丝线管控系统中，在设备控制层基本按工艺需要划分为各工艺大段，例如叶片处理段、叶丝处理段、掺配加香段等，缺乏对更小的设备组级别的管理，对于路径选择的处理主要通过对双向皮带或翻板的编程来实现，编程结束，则其运行方式就已固定。这种方式的缺点是:
[0004]I)过于刚性，只能满足预先设定的方式，一旦生产有变化，就需要重新编程。
[0005]2)不能实现设备的故障冗余。
[0006]3)不利于实现柔性化生产调度。
[0007]常规的制丝管控系统设计方法在面对分组加工新工艺时在柔性生产、资源调度、故障冗余、自动排产等方面均存在先天不足。
[0008]分组加工新工艺在叶片预处理阶段可以有几条并行工艺分支(如切片回潮、真空回潮等)，经过各条叶片预处理线(松散回潮一除杂一一次加料)后的叶片进入统一的叶片预混柜组，经过(或绕过)二次加料，进入统一的储叶柜组。在上述过程中，叶片预混柜组的进柜、出柜以及储叶柜组的进柜、出柜时，各模块间可能存在交叉和混合。
[0009]分组加工新工艺下从储叶柜出柜的叶片在叶丝膨胀干燥阶段可以有几条并行工艺分支(如薄板烘丝、SH93、HXD等)，经过各条叶丝处理线(增温增湿一切丝一膨胀干燥)后的叶丝经过(或绕过)统一的叶丝预混柜组，进行与版块烟丝、梗丝、薄片烟丝、膨胀烟丝、回笼烟丝、颗粒梗等成分的按配方比例掺配，形成混丝后经加香成为成品烟丝进入贮丝房。在上述过程中，叶丝预混柜组的进柜、出柜时，各模块间可能存在交叉和混合。
[0010]不同于以往传统的单工艺路径直线式制丝加工过程，面对分组加工新工艺的新挑战，需要找到一个新的通用的设计方法来对这类新工艺的制丝管控系统(包括电控系统、监控系统、生产管理系统)进行模型化、标准化、模块化设计，解决常规制丝管控系统的刚性生产问题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是，提供一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法，它能够解决分组加工下多线交叉、多路径动态选择、路径临时更改、路径冲突检测问题。
[0012]本发明是这样实现的，一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法，它包括如下步骤，
[0013]I)在设备控制层电控系统中建立“最小基本设备组”逻辑模型，按“最小基本设备组”模型将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需要的基础；
[0014]2)在各“最小基本设备组”的基础上提供组态界面，可按物料流向将各“最小基本设备组”串接成各条工艺路线；
[0015]3 )设备控制层电控系统按照收到的任务配置和配方参数自动对各“最小基本设备组”进行工艺组动态组合、设备组自动选择；
[0016]4)各“最小基本设备组”随所在工艺组的启动而启动或在物料到时启动，在物料结束信号延时通过后自动释放；
[0017]5)针对“多组叶丝预混柜”，在生产管理系统建立掺配配方模型，抽象出配方参数，不受任务配置影响；
[0018]6)针对“多组叶丝掺配并配多秤”以及“掺配路线复杂”的新工艺，建立掺配队列模型，对多线主叶丝成分的瞬时流量和累计重量建立延时队列，对延时队列按照设备位置进行置加和动态传递；
[0019]7)针对多线多秤环境对多线多秤建立逻辑秤模型，采用“逻辑秤”方法，将报工所用逻辑秤与掺配配方模型对应起来，解决分组加工制丝报工问题；
[0020]8)针对分组加工新工艺“中间交叉、混合”的特点，在生产管理系统中对任务管理进行建模，分别建立制叶片任务模型、制叶丝任务模型、分组加工任务模型，在头、身、尾之间灵活组合，实现柔性的任务调度。
[0021]本发明的优点是，可实现分组加工新工艺对制丝管控系统提出的柔性化、智能化、精细化各项要求。I)工艺路线动态组合，提高了生产效率；2)实现了设备的故障冗余，提高了设备的利用率；3)实现了柔性化的任务调度。
【具体实施方式】
[0022]下面结合某烟厂新建制丝生产线为例介绍本发明的【具体实施方式】。
[0023]本发明创新性地通过建模的方式，建立了“最小基本设备组”模型，将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需求的基础，并提供了基于此模型实现分组加工新工艺的配套设计方法。本发明能较好地解决下述问题:
[0024]I)解决分组加工下多线交叉、多路径动态选择、路径临时更改、路径冲突检测问题。
[0025]2)解决分组加工多秤环境下主秤任选、掺配延时、内掺外掺问题。
[0026]3)解决分组加工主秤任选时的制丝报工问题。
[0027]4)解决分组加工柔性任务调度的问题。
[0028]本发明的特点是不同于以往传统的单工艺路径直线式制丝加工过程，
[0029]I)在设备控制层电控系统中建立“最小基本设备组”逻辑模型，按“最小基本设备组”模型将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需要的基础。模型描述见“具体实施方法”。
[0030]2)在各“最小基本设备组”的基础上提供组态界面，可按物料流向将各“最小基本设备组”串接成各条工艺路线。[0031 ] 3 )设备控制层电控系统按照收到的任务配置和配方参数自动对各“最小基本设备组”进行工艺组动态组合、设备组自动选择。
[0032]4)各“最小基本设备组”随所在工艺组的启动而启动或在物料到时启动，在物料结束信号延时通过后自动释放。
[0033]5)针对“多组叶丝预混柜”，在生产管理系统建立掺配配方模型，抽象出配方参数，不受任务配置影响。
[0034]6)针对“多组叶丝掺配并配多秤”以及“掺配路线复杂”的新工艺，建立掺配队列模型，对多线主叶丝成分的瞬时流量和累计重量建立延时队列，对延时队列按照设备位置进行叠加和动态传递。
[0035]7)针对多线多秤环境对多线多秤建立逻辑秤模型，采用“逻辑秤”方案，将报工所用逻辑秤与掺配配方模型对应起来，解决分组加工制丝报工问题。
[0036]8)针对分组加工新工艺“中间交叉、混合”的特点，在生产管理系统中对任务管理进行建模，分别建立制叶片任务模型、制叶丝任务模型、分组加工任务模型，在头、身、尾之间灵活组合，实现柔性的任务调度。
[0037]下面结合具体实例对本发明进行详细介绍:
[0038]该生产线充分吸收“分组加工、柔性化生产”等先进工艺理念设计工艺流程，形成“多头、多身、多尾，中间交叉”的多路径的生产格局，增加储叶柜、储丝柜数量和容量，特别是叶丝干燥后配置多组对顶叶丝预混柜，为制丝生产向模块分组加工转变提供了设备保证。“中间交叉”以及“多组叶丝预混柜”的工艺流程特点使得叶片预混柜、储叶柜以及叶丝预混柜均配置了多分配行车，即多线均可进任一柜；同时这些柜以及梗丝柜中的任一柜均可出料到多线上。
[0039]在分组加工工艺流程下，呈现多分支、多组合的复杂工艺线路，在交叉点存在大量“公共”设备，这些设备不属于任何一条线，而是动态地根据任务或选柜临时归属于某条线，当本批生产结束后又归于“公用”。本发明通过对这些“公共”设备的复用，解决生产线的刚性生产问题。
[0040]I)在设备控制层电控系统中建立“最小基本设备组”逻辑模型，按“最小基本设备组”模型将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需要的基础。
[0041]划分各“最小基本设备组”的原则是同启同停(具有相同的启动条件和停止条件)，每个最小基本设备组由若干设备按物料流向串接而成，在最小基本设备组内的设备具有相同的组启动、组停止、组释放以及选中信号。在最小基本设备组内部不再有路径选择的问题。
[0042]最小基本设备组又分为专用和公用两类，专用最小基本设备组专属于某条线，而公用最小基本设备组则根据任务配置或配方参数动态临时归属于某条线(被某条线选中)，随该线启动而启动或在物料到时启动，在物料结束信号延时通过后自动停止并且从被某条线选中的状态中脱离出来(释放)，再次成为公用组。
[0043]2)在各“最小基本设备组”的基础上提供组态界面，可按物料流向将各“最小基本设备组”串接成各条工艺路线。
[0044]由于在设备控制层就将设备划分为各“最小基本设备组”，基于各“最小基本设备组”可以像搭积木一样很直观地搭建各条工艺路线。提供的组态界面对于调试阶段(无论是电气调试还是工艺调试)非常有用，不需要收到上位机发来的任务配置和配方参数，就可以很方便地搭建各试验线路，并可以局部启动。在生产中该组态界面可用于路径临时更改的情形。这样就为用户提供了最大限度的灵活性，满足了频繁变化的生产需求对制丝管控系统提出的柔性化要求，同时也能最大限度地提高设备的利用率。
[0045]3)设备控制层电控系统按照收到的任务配置和配方参数自动对各“最小基本设备组”进行工艺组动态组合、设备组自动选择。
[0046]在正常生产状态下，当线上已空或上一批已生产完允许换批时，设备控制层电控系统向上位机系统发出任务申请，通过与上位机的握手取得经上位机分解、下发的下一批次的任务配置和配方参数，经过确认后由设备控制层电控系统自动对所需的各“最小基本设备组”进行选择，动态组合出完整的工艺路线。在此过程中自动进行路径冲突检测并提示用户。
[0047]4)各“最小基本设备组”随所在工艺组的启动而启动或在物料到时启动,在物料结束信号延时通过后自动释放。
[0048]在分组加工模式下，对于多线交叉处的“共用”设备的及时释放是非常必要的，这样才能做到“复用”，提高设备的利用率，提高生产效率。由于本发明在设备控制层就将设备划分为“最小基本设备组”，当物料结束信号经延时依次传递通过组成某工艺路线的各“最小基本设备组”后，该“最小基本设备组”自动将自身释放，不再处于被选中的状态，可以投入下一次使用。
[0049]5)针对“多组叶丝预混柜”，在生产管理系统建立掺配配方模型，抽象出配方参数，不受任务配置影响。
[0050]多组叶丝预混柜配多台控制型电子秤，同一叶丝预混柜可以走到不同的电子秤上，这就带来了叶丝之间掺配的多分支、多组合线路。
[0051]有以下情况需考虑到:
[0052](I)在分组加工时几种组分都进到叶丝预混柜后再出柜掺配的可能；
[0053](2)有可能将叶丝预混柜当做类似梗丝柜来使用，即将一些公共物料生产后作为一个版块放在叶丝预混柜，需要时再作为一种成分按比例掺入的情况；
[0054](3)叶丝预混柜出柜后不再对应单一的秤，可以有多个秤可供选择；
[0055](4)出料时存在某叶丝成分作为掺配基数和不作为掺配基数的情况。
[0056]基于“最小基本设备组”建立掺配配方模型，将叶丝间掺配的配方参数抽象为最多η种叶丝掺配成分的叶丝代码、是否主成分、配比比例以及是否为掺配基数，既涵盖所有可能，又区别于任务配置。
[0057]叶丝代码既能唯一确定某种成分(能区别于其它叶丝代码，与配方相关)，又可避开具体柜号(与配方无关)，并且为把叶丝预混柜做为公共物料柜使用提供了可能。
[0058]上述最多的η种掺配成分中只允许有一个为主成分。本设定是为了决定谁是主秤，指定的主成分出柜后经过的秤为主秤，对应于配方参数中的主秤流量，其它秤则按配比进行跟随。在配方中指定主成分而不指定主秤的好处是为主成分进出柜提供了更大的灵活性:主成分可进任一叶丝预混柜，并且在出叶丝预混柜时可以走不同的电子秤。
[0059]上述不作为掺配基数(外掺配)的叶丝只作为一种掺配成分，相当于以前的梗丝、薄片丝、回笼丝、膨胀丝成分，在出柜时按照工艺参数中指定的配比比例跟随主秤以及作为掺配基数的叶丝秤各秤流量之和；上述作为掺配基数(内掺配)的叶丝在出柜时按照工艺参数中指定的配比比例跟随主成分叶丝经过的秤(主秤)流量，而它本身所经过的秤的流量会对之后的其它掺配成分(例如梗丝、薄片丝、回笼丝、膨胀丝)产生影响。也就是说对于梗丝、薄片丝、回笼丝、膨胀丝来说，所要跟随的流量是主秤流量+各作为掺配基数的叶丝成分出柜后所经的秤的流量之和。
[0060]基于“最小基本设备组”建立上述掺配配方模型，为解决分组加工多秤环境下主秤任选、内掺外掺、制丝报工问题奠定了基础。
[0061]6)针对“多组叶丝掺配并配多秤”以及“掺配路线复杂”的新工艺，建立掺配队列模型，对多线主叶丝成分的瞬时流量和累计重量建立延时队列，对延时队列按照设备位置进行叠加和动态传递。
[0062]由于各物料掺配点与叶丝主秤有不同的距离，有的主叶丝可能还要过几条皮带才到达掺配点，为保证掺配的精细化及均匀性，做到当主叶丝料头到达某掺配点时该掺配物才加进来，当主叶丝料尾经过某掺配点后该掺配物的掺配也同时停止，因此对多线主叶丝成分的瞬时流量和累计重量建立延时队列。建模的【具体实施方式】为:根据任务配置及配方参数动态确定主路线，对多线叶丝主成分过秤之后的瞬时流量和累计重量延时队列建模，按设备间的位置关系以及设备当前运行状态在各设备相应延时队列中进行叠加和动态传递。
[0063]本发明采用上述方法有效地解决了主秤任选、掺配延时、内掺外掺的问题，达到柔性化、智能化、精细化加工要求。
[0064]7)针对多线多秤环境对多线多秤建立逻辑秤模型，采用“逻辑秤”方案，将报工所用逻辑秤与掺配配方模型对应起来，解决分组加工制丝报工问题。
[0065]不同于常规制丝线中各秤对应固定的物料，在分组加工新工艺下，对于叶丝预混柜后的“公用”秤来说，其上既可能走主叶丝，也可能走版块烟丝等，即该物理秤并不对应固定的物料，而是随生产需要柔性使用，有时是主秤，有时是掺配秤。
[0066]采用逻辑秤的方案，为多线多个逻辑秤分别建模，结合掺配配方模型解决分组加工下制丝报工自动上行的问题。
[0067]8)针对分组加工新工艺“中间交叉、混合”的特点，在生产管理系统中对任务管理进行建模，分别建立制叶片任务模型、制叶丝任务模型、分组加工任务模型，在头、身、尾之间灵活组合，实现柔性的任务调度。
【权利要求】
1.一种基于分组加工新工艺的烟草制丝管控方法，其特征在于:它包括如下步骤， 1)在设备控制层电控系统中建立“最小基本设备组”逻辑模型，按“最小基本设备组”模型将全线划分为各“最小基本设备组”，作为实现各工艺需要的基础； 2)在各“最小基本设备组”的基础上提供组态界面，可按物料流向将各“最小基本设备组”串接成各条工艺路线； 3)设备控制层电控系统按照收到的任务配置和配方参数自动对各“最小基本设备组”进行工艺组动态组合、设备组自动选择； 4)各“最小基本设备组”随所在工艺组的启动而启动或在物料到时启动，在物料结束信号延时通过后自动释放； 5)针对“多组叶丝预混柜”，在生产管理系统建立掺配配方模型，抽象出配方参数，不受任务配置影响； 6)针对“多组叶丝掺配并配多秤”以及“掺配路线复杂”的新工艺，建立掺配队列模型，对多线主叶丝成分的瞬时流量和累计重量建立延时队列，对延时队列按照设备位置进行叠加和动态传递； 7)针对多线多秤环境对多线多秤建立逻辑秤模型，采用“逻辑秤”方法，将报工所用逻辑秤与掺配配方模型对应起来，解决分组加工制丝报工问题； 8)针对分组加工新工艺“中间交叉、混合”的特点，在生产管理系统中对任务管理进行建模，分别建立制叶片任务模型、制叶丝任务模型、分组加工任务模型，在头、身、尾之间灵活组合，实现柔性的任务调度。
【文档编号】A24B3/00GK103653224SQ201210320453
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月31日 优先权日:2012年8月31日
【发明者】陈向东, 徐笑然, 胡桂廷, 裴志民, 孟祥伟 申请人:北京精密机电控制设备研究所, 北京天高智机技术开发公司, 中国运载火箭技术研究院