一种膨胀烟丝加香流量控制方法
【专利摘要】本发明涉及烟丝生产领域，更具体地涉及一种膨胀烟丝加香流量控制方法。其PLC利用模糊控制方法，包括上下限控制和增量控制，对控制对象进行流量控制，具体为：S1．检测皮带秤是否初始启动，若是则将初始控制量作为控制对象的当前控制量并执行S2，否则执行S2；S2．检测皮带秤的运行频率；S3．判断皮带秤运行频率是否超过上限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第一控制量并执行S4，否则执行S4；S4．判断皮带秤的运行频率是否低于下限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第二控制量并返回S1，否则返回S1；其中，控制对象为皮带秤或输送带。本发明能使皮带秤上烟丝的流量平稳变化，实现稳定膨后烟丝加香流量的目的。
【专利说明】一种膨胀烟丝加香流量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟丝生产领域，更具体地，涉及一种膨胀烟丝加香流量控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，烟草制丝过程一般会为烟丝添加香料，称为加香工艺，其一般是依据膨丝的流量按照一定的比例对膨丝进行加香。如图1所示，其工艺流程一般为:液态C02浸溃过的膨前烟丝经过振动仓V31松散后由输送带M32送到膨胀节经热风膨胀成为膨后烟丝，皮带秤M51测量出膨后烟丝的流量并将信号送到PLC，PLC根据设定比例控制加香泵对膨后烟丝进行加香。根据生产的工艺要求，在对膨丝进行加香时，其加香的流量需要做到稳定和均匀，保证加香流量波动在±1升/小时范围内。而在实际应用中，膨丝加香流量的波动范围却在12?16升/小时，流量波动在±2升/小时，而且流量瞬时波动频繁，很不稳定，具体如图2所示的一组实验数据:由图2的数据记录可见，加香流量波动最小值为±1.6升/小时，最大为±2.2升/小时，均超出±1.0升/小时的工艺要求。因此，现有的工艺方法无法满足生产的工艺要求，使得膨丝加香的控制重量无法得到保证，从而大大影响到烟丝的加工质量。
【发明内容】
[0003]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种能够稳定膨后烟丝加香流量的膨胀烟丝加香流量控制方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种膨胀烟丝加香流量控制方法，PLC利用上下限控制算法对控制对象进行流量控制，具体步骤为:
步骤S1.检测皮带秤是否是初始启动，若是则将初始控制量作为控制对象的当前控制量，然后执行步骤S2，否则直接执行步骤S2 ；
步骤S2.检测皮带秤的运行频率；
步骤S3.判断皮带秤的运行频率是否超过上限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第一控制量，并执行步骤S4，否则直接执行步骤S4 ；
步骤S4.判断皮带秤的运行频率是否低于下限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第二控制量，然后返回步骤SI，否则返回步骤SI ；
其中，所述控制对象为皮带秤或者输送带。
[0005]改进之一:当控制对象为皮带秤时，其对应的当前控制量为皮带秤上的每小时来料的平均流量值，其对应的第一控制量为将当前控制量降低第一变化量所得到的值，其对应的第二控制量为将当前控制量增加第一变化量所得到的值。
[0006]改进之二:所述第一变化量设为当前控制量的2%。
[0007]改进之三:当控制对象为输送带时，其对应的当前控制量为输送带的当前频率值，其对应的第一控制量为将当前控制量增加第二变化量所得到的频率值，其对应的第二控制量为将当前控制量降低第二变化量所得到的频率值。
[0008]改进之四:所述第二变化量设为当前控制量的2%。
[0009]改进之五:所述方法还包括PLC利用增量修正算法对控制对象进行流量控制，具体步骤为:
步骤S5.按照预设的采样时间对皮带秤的运行频率进行检测，然后执行步骤S6 ；
步骤S6.将本次采样到的皮带秤运行频率与上一次采样得到的皮带秤运行频率进行比较，若皮带秤运行频率上升，则将控制对象的当前控制量调整为第三控制量，若皮带秤运行频率下降，则将控制对象的当前控制量调整为第四控制量。
[0010]改进之六:所述预设的采样时间为10秒。
[0011]改进之七:当控制对象为皮带秤时，其对应的第三控制量为当前控制量降低第三变化量所得到的值，其对应的第四控制量为当前控制量增加第三变化量所得到的值。
[0012]改进之八:所述第三变化量设为当前控制量的0.5%。
[0013]改进之九:当控制对象为输送带时，其对应的第三控制量为当前控制量增加第四变化量所得到的值，其对应的第四控制量为当前控制量降低第四变化量所得到的值。
[0014]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
(I)本发明利用皮带秤运行频率的反馈，通过上下限控制算法对膨丝加香工艺过程中的皮带秤或者输送带进行流量控制，使得皮带秤上烟丝的流量平稳变化，实现稳定膨后烟丝加香流量的目的。
[0015](2)本发明在上下限算法的基础上通过增量修正算法对皮带秤或者输送带进行进一步的流量控制，使得加香流量的波动平缓，其中对皮带秤进行流量控制时，加香流量的波动范围达到±1升/h的工艺要求，对输送带进行流量控制时，加香流量的波动范围控制在±0.2升/h内，超出±1升/h的工艺要求，效果更明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现有技术中烟草加香工艺系统框图。
[0017]图2为现有技术中膨丝加香流量的实验数据记录图。
[0018]图3为对加香流量不稳定的问题进行原因分析的示意图。
[0019]图4为加香流量不稳定末端原因排查示意图。
[0020]图5为本发明的一种膨胀烟丝加香流量控制方法实施例1中上下限控制算法的流程图。
[0021]图6为本发明的一种膨胀烟丝加香流量控制方法实施例1中增量修正算法的流程图。
[0022]图7为现有技术中皮带秤上来料加香流量趋势图。
[0023]图8为图1所示系统应用本发明实施例1后皮带秤上的加香流量趋势图。
[0024]图9为本发明的一种膨胀烟丝加香流量控制方法实施例2中上下限控制算法的流程图。
[0025]图10为本发明的一种膨胀烟丝加香流量控制方法实施例1中增量修正算法的流程图。
[0026]图11为图1所示系统应用本发明实施例2后皮带秤上的加香流量趋势图。【具体实施方式】
[0027]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺
寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0028]为了稳定膨后烟丝加香流量，减少流量波动，设定目标为控制流量波动从±2升/小时控制在± I升/小时，以满足工艺要求，提高膨丝加香的控制质量。为了实现上述目标，采用头脑风暴法对加香流量不稳定的问题进行原因分析，具体如图3所示。通过图3的因果分析图找出了加香流量不稳定的末端原因有10个，通过要因确认的排查方法对每一个末端原因进行验证分析，具体如图4所示。根据图4的要因确认，发现加香流量波动的主要原因在于图1所示的M51皮带秤未进行流量控制，原因是:在图1所示的系统中，由膨胀节流出的膨后烟丝必然存在流量的波动，流量的波动由M51皮带秤计量秤测量后如实地送到PLC, PLC按加香比例控制加香流量，从而引起加香流量的波动。因此，根据要因确认，可以确定加香流量不稳定的主要原因在于皮带秤未进行流量控制。根据这一要因提出了如下控制方法对皮带秤流量进行控制。在本发明中，PLC可以通过直接控制皮带秤的流量来达到控制目标，也可以通过输送带的速度，使之与皮带秤流量匹配，从而达到控制目标，具体方法通过如下具体实施例来说明。
[0029]实施例1
如图5所示，为本具体实施例的流程图，在本实施例中，PLC以皮带秤M51为控制对象。参见图5，本具体实施例的一种膨胀烟丝加香流量控制方法中，PLC利用上下限控制算法对作为控制对象的皮带秤进行流量控制，具体步骤为:
步骤SlOl.检测皮带秤M51是否是初始启动，若是则将初始控制量作为皮带秤M51的当前控制量，然后执行步骤S102，否则直接执行步骤S102 ;其中该处的初始控制量是对应与皮带秤M51这一控制对象设置的，可以根据先验知识设定；
步骤S102.检测皮带秤M51的运行频率；
步骤S103.判断皮带秤M51的运行频率是否超过上限值，若是则将作为控制对象的皮带秤M51当前控制量调整为第一控制量，并执行步骤S104，否则直接执行步骤S104 ；
步骤S104.判断皮带秤M51的运行频率是否低于下限值，若是则将作为控制对象的皮带秤M51当前控制量调整为第二控制量，然后返回步骤S101，否则返回步骤S101。
[0030]在具体实施过程中，为了便于PLC对皮带秤M51进行频率检测和流量设定，在PLC和皮带秤M51电柜间可以铺设两条2芯屏蔽电缆。
[0031]在具体实施过程中，在步骤S103和S104中，根据控制对象皮带秤M51，预先设定皮带秤M51运行频率的上限频率值和下限频率值，对皮带秤M51进行流量控制时，根据实时的运行频率值和上限频率值、下限频率值来调整皮带秤M51的当前控制量。其中，上限频率值、下限频率值可根据实际经验进行设置和调整。
[0032]在具体实施过程中，作为控制对象的皮带秤所对应的当前控制量为皮带秤上的每小时来料的平均流量值，其对应的第一控制量可以设为将当前控制量降低第一变化量所得到的值，其对应的第二控制量可以设为将当前控制量增加第一变化量所得到的值。在一个最优选的实施方式中，第一变化量设为当前控制量的2%。
[0033]在本具体实施例中，其控制思想是对皮带秤的设定流量跟踪，当来料流量增加时，皮带秤M51运行频率不断下降，以维持设定流量，当皮带秤M51运行频率下降到一定限值时，认为皮带秤M51的设定流量过低，于是提高设定流量，同理，当皮带秤M51运行频率不断上升到一定限值时，认为设定流量过高，于是降低皮带秤M51的设定流量，从而达到对皮带秤M51流量的控制。
[0034]本具体实施例的PLC利用上下限控制算法对作为控制对象的皮带秤进行流量控制后使得皮带秤上烟丝流量相对于改造前平稳。如图6所示，为了进一步改善控制效果，在上下限控制算法的基础上还通过增量修正算法对皮带秤M51进行流量控制，具体步骤如下:
步骤S105.按照预设的采样时间对皮带秤M51的运行频率进行检测，然后执行步骤S106 ；
步骤S106.将本次采样到的皮带秤M51运行频率与上一次采样得到的皮带秤M51运行频率进行比较，若皮带秤M51运行频率上升，则将作为控制对象的皮带秤的当前控制量调整为第三控制量，若皮带秤M51运行频率下降，则将作为控制对象的皮带秤的当前控制量调整为第四控制量。
[0035]在步骤S105中，预设的采样时间可以根据先验知识设定，一般可以设定为10秒，也可以为其他值。
[0036]在步骤S106中，作为控制对象的皮带秤对应的第三控制量可以设为当前控制量降低第三变化量所得到的值，其对应的第四控制量可以设为当前控制量增加第三变化量所得到的值。优选地，第三变化量设为当前控制量的0.5%。
[0037]本具体实施例在上下限控制算法的基础上结合增量修正算法对皮带秤M51进行流量控制后，加香流量有明显的改善，波动变得平稳，控制流量波动在± I升/小时内，能够达到工艺要求。
[0038]在图1所示的系统上利用本具体实施例进行实验验证，将M51皮带秤流量设定为600kg/h，当M51皮带秤实时运行频率超过上限频率值时，将M51皮带秤当前控制量降低10kg/h，当M51皮带秤实时运行频率低于下限频率值时，将M51皮带秤当前控制量增加10kg/h ;于此同时，每10秒对M51皮带秤的运行频率进行检测，当M51皮带秤本次采样到的运行频率相对于上一次采样到的运行频率上升，则将M51皮带秤当前控制量降低2kg/h，若下降则将M51皮带秤当前控制量增加2kg/h。实验过程中M51皮带秤加香流量趋势图如7和8所示，其中图7为改造前加香流量示意图，从图7椭圆区域的加香流量曲线可以看出，膨丝加香流量在12?16升/小时范围内波动，流量波动达到±2升/小时，而且流量瞬时波动频繁，很不稳定；图8所示为本具体实施例利用上下限控制算法和增量修正算法对皮带秤进行流量控制后的加香流量示意图，从图8椭圆区域的加香流量曲线可以看出，加香流量波动大为平缓，加香流量在13?15升/小时范围内变化，已达到±1升/小时工艺要求。
[0039]实施例2
在本发明中，PLC还可以以图1所示的M32输送带作为控制对象，设定M51皮带秤的来料流量为一恒定值，控制M32输送带的速度，使之与M51皮带秤流量匹配，即可达到恒流加香的目的。
[0040]如图9所示，为本具体实施例的流程图，在本实施例中，PLC以输送带为控制对象。参见图9，本具体实施例的一种膨胀烟丝加香流量控制方法中，PLC利用上下限控制算法对作为控制对象的输送带M32进行流量控制，具体步骤为:
步骤S201.检测皮带秤M51是否是初始启动，若是则将初始控制量作为输送带M32的当前控制量，然后执行步骤S202，否则直接执行步骤S202 ;其中该处的初始控制量是对应于输送带M32设置的，可以根据先验知识设定；
步骤S202.检测皮带秤M51的运行频率；
步骤S203.判断皮带秤M51的运行频率是否超过上限值，若是则将作为控制对象的输送带M32当前控制量调整为第一控制量，并执行步骤S204，否则直接执行步骤S204 ；
步骤S204.判断皮带秤M51的运行频率是否低于下限值，若是则将作为控制对象的输送带M32当前控制量调整为第二控制量，然后返回步骤S201，否则返回步骤S201。
[0041]在具体实施过程中，在步骤S203和S204中，根据控制对象输送带M32，预先设定皮带秤M51运行频率的上限频率值和下限频率值，对输送带M32进行流量控制时，根据实时的运行频率值和上限频率值、下限频率值来调整皮输送带的当前控制量，其中，控制对象为输送带M32时，其对应的皮带秤M51运行频率的上限值为超过设定上限频率值45Hz的频率值，其对应的皮带秤M51运行频率的下限值为低于设定下限频率值45Hz的频率值。当皮带秤M51实时运行频率超过上限频率值45Hz时，就将输送带M32当前控制量调整为第一控制量，当皮带秤M51实时运行频率低于下限频率值45Hz时，就将输送带M32的当前控制量调整为第二控制量。
[0042]在具体实施过程中，作为控制对象的输送带M32所对应的当前控制量为输送带的当前频率值，其对应的第一控制量为将当前控制量增加第二变化量所得到的频率值，其对应的第二控制量为将当前控制量降低第二变化量所得到的频率值。在一个最优选的实施方式中，第二变化量设为当前控制量的2%。
[0043]本具体实施例的PLC利用上下限控制算法对作为控制对象的输送带M32进行流量控制后使得皮带秤M51上烟丝流量相对于改造前平稳。如图10所示，为了进一步改善控制效果，在上下限控制算法的基础上还通过增量修正算法对输送带M32进行流量控制，具体步骤如下:
步骤S205.按照预设的采样时间对皮带秤M51的运行频率进行检测，然后执行步骤S206 ；
步骤S206.将本次采样到的皮带秤M51运行频率与上一次采样得到的皮带秤M51运行频率进行比较，若皮带秤M51运行频率上升，则将作为控制对象的输送带M32的当前控制量调整为第三控制量，若皮带秤M51运行频率下降，则将作为控制对象的输送带M32的当前控制量调整为第四控制量。
[0044]在步骤S205中，预设的采样时间可以根据先验知识设定，一般可以设定为10秒，也可以为其他值。
[0045]在步骤S206中，作为控制对象的输送带对应的第三控制量可以设为当前控制量增加第四变化量所得到的值，其对应的第四控制量可以设为当前控制量降低第四变化量所得到的值。[0046]本具体实施例在上下限控制算法的基础上结合增量修正算法进行流量控制，其将皮带秤M51流量设定为恒定值，利用皮带秤M51的频率反馈对输送带M32速度进行控制，最终达到了恒流加香的目的。
[0047]在图1所示的系统上利用本具体实施例进行实验验证，将M51皮带秤流量设定为660kg/h，将M32输送带的初始控制量设置为30Hz，当M51皮带秤实时运行频率超过上限频率值45Hz时，将M32输送带当前控制量增加2Hz，当M51皮带秤实时运行频率低于下限频率值45Hz时，将M32输送带当前控制量降低2Hz ;于此同时，每10秒对M51皮带秤的运行频率进行检测，当M51皮带秤本次采样到的运行频率相对于上一次采样到的运行频率上升，则将M32输送带当前控制量增加1Hz，若下降则将M32输送带当前控制量降低1Hz。实验过程中M51皮带秤加香数据如下表1所示:
表1
【权利要求】
1.一种膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，PLC利用上下限控制算法对控制对象进行流量控制，具体步骤为: 步骤S1.检测皮带秤是否是初始启动，若是则将初始控制量作为控制对象的当前控制量，然后执行步骤S2，否则直接执行步骤S2 ； 步骤S2.检测皮带秤的运行频率； 步骤S3.判断皮带秤的运行频率是否超过上限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第一控制量，并执行步骤S4，否则直接执行步骤S4 ； 步骤S4.判断皮带秤的运行频率是否低于下限值，若是则将控制对象的当前控制量调整为第二控制量，然后返回步骤SI，否则返回步骤SI ； 其中，所述控制对象为皮带秤或者输送带。
2.根据权利要求1所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，当控制对象为皮带秤时，其对应的当前控制量为皮带秤上的每小时来料的平均流量值，其对应的第一控制量为将当前控制量降低第一变化量所得到的值，其对应的第二控制量为将当前控制量增加第一变化量所得到的值。
3.根据权利要求2所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，所述第一变化量设为当前控制量的2%。
4.根据权利要求1所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，当控制对象为输送带时，其对应的当前控制量为输送带的当前频率值，其对应的第一控制量为将当前控制量增加第二变化量所得到的频率值，其对应的第二控制量为将当前控制量降低第二变化量所得到的频率值。
5.根据权利要求4所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，所述第二变化量设为当前控制量的2%。
6.根据权利要求1至5任一项所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，所述方法还包括PLC利用增量修正算法对控制对象进行流量控制，具体步骤为: 步骤S5.按照预设的采样时间对皮带秤的运行频率进行检测，然后执行步骤S6 ； 步骤S6.将本次采样到的皮带秤运行频率与上一次采样得到的皮带秤运行频率进行比较，若皮带秤运行频率上升，则将控制对象的当前控制量调整为第三控制量，若皮带秤运行频率下降，则将控制对象的当前控制量调整为第四控制量。
7.根据权利要求6所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，所述预设的采样时间为10秒。
8.根据权利要求6所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，当控制对象为皮带秤时，其对应的第三控制量为当前控制量降低第三变化量所得到的值，其对应的第四控制量为当前控制量增加第三变化量所得到的值。
9.根据权利要求8所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，所述第三变化量设为当前控制量的0.5%。
10.根据权利要求6所述的膨胀烟丝加香流量控制方法，其特征在于，当控制对象为输送带时，其对应的第三控制量为当前控制量增加第四变化量所得到的值，其对应的第四控制量为当前控制量降低第四变化量所得到的值。
【文档编号】A24B3/12GK103704869SQ201310742145
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】卢浥良, 潘晓斌, 梁冠新, 吴学鹏 申请人:广东中烟工业有限责任公司