基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的混絲加香工序流量智控系統(tǒng)研究

孟瑾　崔建華　朱丹　葉紀(jì)華

摘要： 為解決卷煙加工過(guò)程制絲工步中混絲加香工序存在的流量不穩(wěn)定的問(wèn)題，提出一種基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的混絲加香工序流量智控系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)煙絲出料流量、檢測(cè)堆積料層狀態(tài)、優(yōu)化控制程序等方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)混絲柜出料流量的自動(dòng)控制，從而使得加香前流量均勻穩(wěn)定，減少設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。首先分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煙草行業(yè)的現(xiàn)狀，提出目前卷煙廠加工的發(fā)展需求，并對(duì)傳統(tǒng)混絲加香工序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)進(jìn)行介紹，提出存在的問(wèn)題。最后介紹本系統(tǒng)的總體方案和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，以此展示本系統(tǒng)的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞： 混絲加香 自動(dòng)控制 流量穩(wěn)定性 系統(tǒng)優(yōu)化

中圖分類號(hào)： TS452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2023）24-0091-06

煙草行業(yè)發(fā)展與百姓生活以及國(guó)家財(cái)政稅收有著密切聯(lián)系［1-2］。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)家的卷煙生產(chǎn)一直保持著傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，加工質(zhì)量雖然達(dá)到了基本的工藝技術(shù)指標(biāo)，但是現(xiàn)階段卷煙行業(yè)處于買(mǎi)方市場(chǎng)，所以不只要保證卷煙產(chǎn)品質(zhì)量，還要對(duì)卷煙生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入研究，要在保證卷煙質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，提升產(chǎn)品質(zhì)量［3］。在煙草企業(yè)卷煙加工過(guò)程中，混絲加香工序是制絲工段的一個(gè)重要工序，其工藝任務(wù)是將各種物料進(jìn)一步混合均勻，并按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，將香料準(zhǔn)確、均勻地施加到煙絲上。混絲加香精度是影響煙支內(nèi)在品質(zhì)的一個(gè)重要因素，而煙絲流量的穩(wěn)定性是影響混絲加香精度的一個(gè)重要因素［4-5］，因此，如何提高煙絲流量的穩(wěn)定性，進(jìn)而不斷提高煙支的內(nèi)在品質(zhì)，是卷煙企業(yè)的一個(gè)重要技術(shù)研究方向［6］。

1 傳統(tǒng)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)卷煙加工中混絲加香設(shè)備，主要由混絲柜及加香機(jī)構(gòu)成，煙絲從貯絲柜輸送出，中間經(jīng)由3 個(gè)皮帶機(jī)和1 個(gè)振槽傳輸，送至計(jì)量管后進(jìn)入加香機(jī)，其煙絲傳輸如圖1 所示。

傳統(tǒng)混絲加香工序系統(tǒng)的工藝流程是：干燥后的葉絲與梗絲、薄片絲、膨脹絲在皮帶機(jī)上按比例完成摻兌，混合后的物料經(jīng)若干皮帶機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)、振動(dòng)篩分機(jī)進(jìn)入加香工序，經(jīng)加香機(jī)電子皮帶秤計(jì)量后，通過(guò)振動(dòng)輸送機(jī)送入加香機(jī)進(jìn)行處理。

其中貯絲柜是其中用來(lái)貯存煙絲的設(shè)備，能夠起到貯存煙絲、緩沖前后工序生產(chǎn)節(jié)拍、平衡煙絲水分、均混配方組分、促進(jìn)香精平衡吸收等作用，其結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

貯絲柜一般由柜體壁板2、底帶17、出料耙輥10、布料行車4 等部分組成，布料行車4 接收前級(jí)分配行車5 的來(lái)料，在貯絲柜縱向作往復(fù)布料，分配行車5 沿布料4 的寬度方向做步進(jìn)往返供料，使煙絲在貯絲柜底帶上均勻布料。

1.2 傳統(tǒng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)系統(tǒng)的工藝布局存在很大弊端：混絲柜距加香機(jī)距離過(guò)遠(yuǎn)、設(shè)備過(guò)多，煙絲在進(jìn)入加香機(jī)前僅有電子皮帶秤和計(jì)量管，沒(méi)有倉(cāng)儲(chǔ)式喂料機(jī)，物料缺少暫存單元；再加上貯絲柜內(nèi)煙絲堆積形態(tài)不規(guī)則及出料控制模式不完善、參數(shù)調(diào)整不匹配等因素的影響，生產(chǎn)過(guò)程中存在加香前電子皮帶秤流量波動(dòng)較大的問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)加香瞬時(shí)精度造成不利影響。

主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.2.1 料頭、料尾階段煙絲流量小造成流量波動(dòng)

由于貯絲柜布料車運(yùn)動(dòng)方式及煙絲下落的堆積形態(tài)等因素，在貯絲柜底帶的縱截面上，煙絲首、尾兩端呈斜面，在出柜初始階段，煙絲流量小，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后流量才逐步加大。

在料頭期間加香機(jī)計(jì)量泵運(yùn)行頻率低且變化區(qū)間大，加香瞬時(shí)精度低，隨著煙絲流量的加大，計(jì)量泵頻率方能逐步趨于穩(wěn)定，因此料頭流量對(duì)加香瞬時(shí)精度影響較大。

料尾階段煙絲流量逐漸減小，在尾料后期，由于貯絲柜內(nèi)剩余煙絲量少，在撥料輥的作用下會(huì)使底帶上煙絲后移，造成尾料流量小且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)加香瞬時(shí)精度影響大。

1.2.2 貯絲柜中間物料凹陷或凸起造成流量波動(dòng)

貯絲柜中間物料呈下凹或上凸形，容易造成出料的波動(dòng)，這種堆積形態(tài)是由貯絲柜布料車運(yùn)動(dòng)方式及柜體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)所決定的，在設(shè)備調(diào)試時(shí)只能部分優(yōu)化［7］，不能徹底解決。

1.2.3 由于設(shè)備頻繁啟停造成流量波動(dòng)

現(xiàn)有出料控制模式及設(shè)備控制參數(shù)無(wú)法滿足不同品牌煙絲的出柜控制，由于控制模式不完善及參數(shù)調(diào)整不匹配等原因，會(huì)造成加香機(jī)前計(jì)量管內(nèi)物料經(jīng)常處于料滿狀態(tài)，導(dǎo)致混絲柜底帶頻繁停止，停機(jī)時(shí)柜內(nèi)煙絲重量將帶動(dòng)底帶倒轉(zhuǎn)，混絲柜出料端物料將形成一定空隙，設(shè)備再啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成流量瞬時(shí)波動(dòng)。

1.3 流量波動(dòng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)

由上述傳統(tǒng)系統(tǒng)的特點(diǎn)可以看出，混絲柜出料流量波動(dòng)對(duì)加香工況造成了較大影響，使加香機(jī)計(jì)量泵工作頻率偏離了理想工作區(qū)間，使加香機(jī)內(nèi)部煙絲容量偏離設(shè)計(jì)工況，加香筒內(nèi)環(huán)境發(fā)生較大變化，造成加香瞬時(shí)精度降低，煙絲實(shí)際吸收香精比例產(chǎn)生波動(dòng)。因此，加香機(jī)前電子皮帶秤流量波動(dòng)問(wèn)題是其工藝控制的一個(gè)極為突出的薄弱環(huán)節(jié)，必須加大對(duì)該工序的研究力度，破解工藝技術(shù)難題。

因此，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際，在現(xiàn)有混絲加香工序的基礎(chǔ)上，引入智控系統(tǒng)，對(duì)煙絲流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制，以縮短波動(dòng)區(qū)間時(shí)間和降低波動(dòng)幅度，從而降低煙絲流量波動(dòng)，提高煙絲加香精度。

2 流量智控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 總體方案

本文提出的自主研發(fā)的煙絲流量智控系統(tǒng)，在出料皮帶上方布置高度傳感器，通過(guò)建立混絲柜煙絲堆積模型與出料流量的關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)煙絲流量的實(shí)時(shí)檢測(cè)；通過(guò)柜體靠出料口安裝的尾料探測(cè)光電管，通過(guò)有機(jī)玻璃窗和光電管信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別貯絲柜料頭、料尾。根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的煙絲流量、判斷的料頭料尾等位置信息信號(hào)、流量設(shè)定值，對(duì)貯絲柜底帶電機(jī)頻率實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，對(duì)耙輥電機(jī)的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，以達(dá)到貯絲柜出料連續(xù)、均勻的目的，解決尾料出料流量小、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，且能減少批次生產(chǎn)過(guò)程中貯絲柜及出料設(shè)備的啟停次數(shù)，實(shí)現(xiàn)了物料流量的穩(wěn)定控制，克服了傳統(tǒng)的人工干預(yù)方式的隨機(jī)性、滯后性和不確定性，從而降低煙絲流量波動(dòng)，提高煙絲加香精度，改善煙支內(nèi)在品質(zhì)。

2.2 煙絲出料流量實(shí)時(shí)檢測(cè)

由于出料皮帶上煙絲堆積形態(tài)的不確定性，本文設(shè)計(jì)出一種能有效過(guò)濾隨機(jī)堆積形態(tài)干擾，真實(shí)反映其瞬時(shí)流量的料層高度檢測(cè)裝置，以便控制系統(tǒng)能根據(jù)檢測(cè)信息計(jì)算出實(shí)際出料模擬流量并測(cè)算流量變化趨勢(shì)。本文在出料皮帶之上約40 cm 處安裝了一個(gè)圖爾克（turck）的角度傳感器，之所以將角度傳感器安裝在此處，是因?yàn)檫@里距離混絲柜較近，縮短執(zhí)行器（混絲柜底帶）與反饋器之間的距離，減短純滯后系統(tǒng)的滯后時(shí)間；再建立數(shù)學(xué)計(jì)算公式，以計(jì)算出通過(guò)傳感器的煙絲的實(shí)時(shí)流量。推導(dǎo)及計(jì)算過(guò)程如下。

（1）煙絲從圖中737 皮帶落到738 皮帶可近似看作拋物線，如圖3 所示。

（2）若738 皮帶不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，選取737 皮帶某一點(diǎn)煙絲落在738 皮帶上的情況進(jìn)行分析，其落在皮帶上的形狀應(yīng)是為一自然堆積形成的近似圓錐體。

（3）由于738 是不斷轉(zhuǎn)動(dòng)著的，所以上面所說(shuō)圓錐體也會(huì)隨著738 皮帶不斷被勻速沿皮帶運(yùn)輸方向帶動(dòng)，過(guò)程中會(huì)不斷有新的煙絲加入堆積，但仍符合堆積的規(guī)律，其形狀仍然是圓錐體，只是不斷“長(zhǎng)大”（如圖4 所示），直到通過(guò)了737 皮帶上。

（4）煙絲落下的范圍與738 皮帶等寬后就不再“長(zhǎng)”，我們安裝的角度傳感器就正處于這個(gè)位置。如圖5 所示，從連續(xù)的角度來(lái)看，通過(guò)角度傳感器下方的煙絲應(yīng)為三棱錐體，其垂直橫截于皮帶738 傳輸方向的形狀為等腰三角形。

（5）當(dāng)煙絲經(jīng)過(guò)角度傳感器下方時(shí)，煙絲會(huì)不斷頂升角度傳感器的輔助輕桿，從而使角度傳感器檢測(cè)到的角度變化，然后再反向計(jì)算出此時(shí)通過(guò)的煙絲的高度h。

（6）有了高度以后就可以計(jì)算出此時(shí)的瞬時(shí)流量，其值大小等于此時(shí)的等腰三角形面積S = h? ? cotα，其中α為一常數(shù)值，大約為30°。

2.3 貯絲柜堆積料層狀態(tài)檢測(cè)

由于設(shè)備結(jié)構(gòu)特征及運(yùn)動(dòng)方式等原因，在貯絲柜（見(jiàn)圖2）底帶上堆積的料層的兩端會(huì)產(chǎn)生坡面1、坡面8，中間有凹凸形6，其中兩端坡面1、坡面8 無(wú)法消除，中間凹凸形6 可通過(guò)調(diào)節(jié)布料行車2 的行程來(lái)改善，但難以完全消除。兩端坡面及中間凹凸形的存在，會(huì)使貯絲柜出料時(shí)流量發(fā)生變化。由于出料時(shí)底帶電機(jī)一般是定速運(yùn)行，當(dāng)料頭坡面8 位于出料口時(shí)，出料流量由小逐漸增大；當(dāng)尾料坡面1 處于出料口時(shí)，出料流量由正常流量逐漸減小；當(dāng)中間凹凸形段處于出料口時(shí)流量也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。另外，出料耙輥10 是按向上翻取煙絲方向旋轉(zhuǎn)（圖示為順時(shí)針?lè)较颍捎诎逸伵c貯柜內(nèi)煙絲相對(duì)位置及耙釘彎曲方向的原因，在翻取煙絲出料時(shí)會(huì)對(duì)貯絲柜內(nèi)的煙絲產(chǎn)生一個(gè)向后的推力，當(dāng)貯絲柜上煙絲較少時(shí)會(huì)使煙絲向后移動(dòng)，在貯絲柜尾料（坡面1 處的煙絲）出料時(shí)耙輥將煙絲后推的現(xiàn)象比較明顯，造成尾料出料流量進(jìn)一步減小、出料時(shí)間延長(zhǎng)。貯絲柜堆積料層在出料過(guò)程中所處的狀態(tài)（中部凹凸、料頭、料尾），會(huì)對(duì)出料流量產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)整個(gè)工序產(chǎn)生影響，因此，本文提出了對(duì)貯絲柜堆積料層狀態(tài)檢測(cè)的方法。

料頭、料尾檢測(cè)需要配合探測(cè)光電管7 和貯絲柜內(nèi)部煙絲重量來(lái)確認(rèn)。

料頭采用探測(cè)光電管作輔助檢測(cè)，開(kāi)機(jī)后，底帶全速運(yùn)行，但底帶前端一般會(huì)空一截，會(huì)有一段時(shí)間底帶在運(yùn)行但沒(méi)有料出，當(dāng)料頭光電管檢測(cè)有料后，由于貯柜堆料的前端是斜面，光電管信號(hào)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升沿，穩(wěn)定后料頭結(jié)束；前期的出料量較少，隨后再逐漸增大，這個(gè)出料流量變化可以被出料皮帶機(jī)上的角度傳感器檢測(cè)到，所以原料頭檢測(cè)光電管只是起一個(gè)輔助檢測(cè)作用，可不參與料頭控制。

料尾需在其有機(jī)玻璃觀察窗處裝一組對(duì)射式光電管，在出料后期，該光電管檢測(cè)無(wú)料時(shí)，說(shuō)明料尾斜面已通過(guò)該處，滿足耙輥反轉(zhuǎn)的一個(gè)條件；當(dāng)料尾斜面處于出料口時(shí)，出料流量會(huì)逐漸減少，這個(gè)流量變化可以被角度傳感器檢測(cè)到，與光電管檢測(cè)結(jié)果聯(lián)合判斷。

2.4 混絲柜出料流量自動(dòng)控制

根據(jù)上文中堆積料層的狀態(tài)和出料實(shí)時(shí)流量，本文設(shè)計(jì)的智控系統(tǒng)能對(duì)出料流量進(jìn)行自動(dòng)控制，通過(guò)生產(chǎn)設(shè)定流量與實(shí)際流量的差值自動(dòng)控制底帶電機(jī)頻率和耙輥電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

2.4.1 系統(tǒng)分析

以往的混絲柜底帶速度是由人工手動(dòng)輸入調(diào)整的，具有主觀性，且調(diào)整往往不及時(shí)，導(dǎo)致計(jì)量管高度易偏高或偏低，從而引起混絲柜到計(jì)量管段頻繁啟停，使得加香機(jī)中煙絲的量時(shí)多時(shí)少，影響加香的質(zhì)量。要使得該段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，只能通過(guò)調(diào)整混絲柜底帶轉(zhuǎn)速，從而使混絲柜出絲量均勻且處于合理范圍內(nèi)。由于煙絲從混絲柜到加香機(jī)的傳輸線，中間有3 個(gè)皮帶機(jī)和1 個(gè)振槽，傳輸距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致了對(duì)混絲柜流量的調(diào)整并不能及時(shí)地反映到計(jì)量管的料位高度上，在自動(dòng)控制理論中，稱這一種系統(tǒng)為“純滯后系統(tǒng)”，而本煙絲傳輸段的滯后類型歸類為傳輸環(huán)節(jié)引起的純滯后。采樣控制是一種非連續(xù)的控制方式，對(duì)“純滯后系統(tǒng)”有較好的調(diào)控作用，它的基本思想是“調(diào)一調(diào)，等一等，調(diào)一調(diào)，等一等……”。采樣控制系統(tǒng)方框圖具體見(jiàn)圖6。

圖6 中：R（s）為流量設(shè)定值；T 為循環(huán)周期；Tis 為控制部分積分時(shí)間；Go （s）為初始的穩(wěn)態(tài)輸出保持值；τ為純滯后的時(shí)間；L（s）為擾動(dòng)；C2 （t）為調(diào)節(jié)器t 時(shí)刻產(chǎn)生的控制輸出。為此，我們需要確定流量設(shè)定值R（s）、底帶頻率（Hz）和738 皮帶上煙絲流量（mm）之間的傳遞函數(shù)。

2.4.2 控制函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程

煙絲從混絲柜到計(jì)量管的過(guò)程需要幾十秒的時(shí)間，但中間過(guò)程不會(huì)有煙絲的增減，也就是說(shuō)通過(guò)的煙絲流量是相等的，只是中間因傳輸而會(huì)有滯后。設(shè)：通過(guò)混絲柜底帶運(yùn)輸出去的煙絲流量為L(zhǎng)1，通過(guò)738 皮帶運(yùn)輸出去的煙絲流量為L(zhǎng)2，通過(guò)計(jì)量管的煙絲的合理流量值為L(zhǎng)3（此時(shí)煙絲堆積高度在光電管2、3 之間），設(shè)計(jì)量管長(zhǎng)為a，寬為b。當(dāng)L2 的值為合理值時(shí)有：

L3=a×b×t=L2=h?×cotα×t （1）

式（1）中，t 為單位時(shí)間。由于計(jì)量管的長(zhǎng)寬可以從現(xiàn)場(chǎng)直接量得，從而可以求出h 的合理值H。L1是與混絲柜底帶轉(zhuǎn)速v 相關(guān)的量，設(shè)其映射關(guān)系為L(zhǎng)1=β ×v，在采樣控制系統(tǒng)中廣義的系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為

在本控制系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)框圖輸入為L(zhǎng)1=β ×v，輸出為L(zhǎng)2=h?×cotα ，當(dāng)角度傳感器檢測(cè)到的高度值h 與合理值H 存在偏差Δh 時(shí)，可通過(guò)上述采樣控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算后調(diào)整混絲柜底帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使h 值調(diào)整到和H 值相等。

2.4.3 具體實(shí)施方式

如圖2 所示，對(duì)傳統(tǒng)混絲柜添加所需硬件，其包括：尾料坡面1、貯絲柜壁板2、中間貯絲段3、布料行車4、分配行車5、中間凹凸形段6、尾料檢測(cè)光電管7、料頭坡面8，耙輥電機(jī)9、出料耙輥10、底帶傳動(dòng)輥11、皮帶機(jī)上煙絲12、煙絲料層高度傳感器13、第一出料皮帶機(jī)14、第二出料皮帶機(jī)15、底帶電機(jī)16、底帶17。

當(dāng)生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)，由于料頭坡面8 前部有一段空料段，此時(shí)，安裝在第一出料皮帶機(jī)14 或第二出料皮帶機(jī)15 上的煙絲料層高度傳感器13 檢測(cè)不到煙絲，出料流量為零，生產(chǎn)設(shè)定流量（Q）與實(shí)際流量（Q1）的差值T最大，電控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)底帶電機(jī)16 的運(yùn)行頻率至最高值（通常為50 Hz）。當(dāng)料頭坡面8 被底帶17 輸送至出料口時(shí)，在耙輥電機(jī)9 的驅(qū)動(dòng)下，出料耙輥10 將煙絲翻落到第一出料皮帶機(jī)14 的輸送帶上，由于料頭坡面8 部位的煙絲高度逐漸增加，實(shí)際流量（Q1）也逐漸提高，T=Q -Q1則逐漸減小，當(dāng)T 趨近于0 時(shí)，電控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)低底帶電機(jī)16 的運(yùn)行頻率，由于貯絲柜出料口與煙絲料層高度傳感器13 安裝位置有一段距離，存在檢測(cè)滯后性，實(shí)際控制時(shí)電控系統(tǒng)會(huì)在Q1＝Q 前便開(kāi)始調(diào)低底帶電機(jī)16 的運(yùn)行頻率，防止超設(shè)定流量出料。在料頭坡面8 全部出料后，貯絲柜便開(kāi)始中間貯絲段3的出料，此段出料時(shí)底帶電機(jī)頻率仍由煙絲料層高度傳感器13 的信號(hào)控制。

當(dāng)中間凹凸形段 6 處于出料口時(shí)，出料流量會(huì)出現(xiàn)變化，此時(shí)，煙絲料層高度傳感器13 會(huì)檢測(cè)到流量的變化，電控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)T 值自動(dòng)調(diào)高或調(diào)低底帶電機(jī)16 的運(yùn)行頻率，使T 值趨于0。

當(dāng)料尾坡面1 被底帶17 輸送至出料口時(shí)，通過(guò)尾料探測(cè)光電管7 檢測(cè)尾部坡面1 通過(guò)判斷為尾料出料，此信號(hào)作為耙輥電機(jī)9 反轉(zhuǎn)的一個(gè)必要條件，由于料尾坡面1 部位的煙絲高度逐漸減小，當(dāng)?shù)讕н\(yùn)行速度不變時(shí)，實(shí)際流量（Q1）會(huì)逐漸減小，T=Q-Q1則逐漸增大，此時(shí)，電控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)高底帶電機(jī)16 的運(yùn)行頻率，當(dāng)?shù)讕щ姍C(jī)16 的頻率調(diào)至最高（通常為50 Hz）仍達(dá)不到生產(chǎn)設(shè)定流量時(shí)，電控系統(tǒng)控制耙輥電機(jī)9 反轉(zhuǎn)，防止煙絲后推現(xiàn)象發(fā)生，提高尾料出料流量，電控系統(tǒng)根據(jù)煙絲料層高度傳感器13 實(shí)時(shí)檢測(cè)的出料煙絲流量來(lái)控制底帶電機(jī)頻率以達(dá)到設(shè)定流量值，直至貯絲柜內(nèi)煙絲出料結(jié)束。

此外，在皮帶秤計(jì)量管上加裝兩對(duì)對(duì)射式光電管，加上原有兩對(duì)光電管可對(duì)計(jì)量管料位高度分段檢測(cè)，從低到高依次為H1、H2、H3、H4，生產(chǎn)過(guò)程盡量地控制在H2和H3之間，以減少批次生產(chǎn)過(guò)程中貯絲柜及出料設(shè)備的啟停次數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率。

2.5 系統(tǒng)提升收益

總結(jié)以上內(nèi)容，本文設(shè)計(jì)的流量控制系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別貯柜料頭、料尾，對(duì)因料頭、料尾高度變化引起的流量變化趨勢(shì)實(shí)行有效控制，可消除人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)料頭底帶電機(jī)頻率由大到小并平穩(wěn)進(jìn)入正常料位段出料。在進(jìn)入料尾環(huán)節(jié)時(shí)，能快速識(shí)別并自動(dòng)增大底帶電機(jī)頻率，以穩(wěn)定出料流量，控制效果明顯優(yōu)于人工干預(yù)效果，料尾過(guò)料時(shí)間小于人工干預(yù)過(guò)料時(shí)間70%。從而降低因流量波動(dòng)對(duì)加香精度的影響，提高加香質(zhì)量。

具體提升內(nèi)容如下。

（1）料頭、料尾流量遞變區(qū)間時(shí)間明顯縮短。

料頭流量遞變區(qū)間時(shí)間縮短期50% 以上。測(cè)算原料頭流量遞變區(qū)間時(shí)間T1 （T1按加香前計(jì)量秤在開(kāi)始檢測(cè)到料頭流量信號(hào)至該流量達(dá)到正常生產(chǎn)平均流量的90% 所經(jīng)歷的時(shí)間），改進(jìn)后該時(shí)間區(qū)間為t1，目前效果可達(dá)到：t1≤0.5T1。

料尾流量遞變區(qū)間時(shí)間縮短期50% 以上。測(cè)算原料尾流量遞變區(qū)間時(shí)間T2 （T2按加香前計(jì)量秤在料尾流量下降時(shí)，從正常生產(chǎn)平均流量的90% 開(kāi)始至放完柜內(nèi)余料，皮帶秤流量為零時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間），改進(jìn)后該時(shí)間區(qū)間為t2。目前效果可達(dá)到：t2≤0.5T2。

（2）混絲柜中間接口下凹或上凸段出料流量波動(dòng)明顯減小。

測(cè)算原混絲柜中間接口下凹或上凸段出料流量波動(dòng)值M1 （M1按加香前計(jì)量秤在該時(shí)段瞬時(shí)流量最大值與最小值之差），改進(jìn)后該時(shí)間區(qū)間為m1。目前可達(dá)到：m2≤0.5M2。

（3）加香前皮帶秤流量波動(dòng)不低于原人工干預(yù)時(shí)的流量波動(dòng)值，加香前皮帶秤流量變異系數(shù)不低于原人工干預(yù)時(shí)的流量變異系數(shù)。

（4）每批過(guò)料過(guò)程中，加香機(jī)皮帶秤前段設(shè)備的啟停次數(shù)不多于原人工干預(yù)時(shí)的啟停次數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出的基于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的混絲加香工序流量智控系統(tǒng)，充分采用先進(jìn)、方便、安全、可靠的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了在貯絲柜料頭、料尾及中間凹凸段出料等全過(guò)程的實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制，大幅縮短波動(dòng)區(qū)間時(shí)間，有效降低波動(dòng)幅度，從而顯著提高混絲柜出料流量的穩(wěn)定性。系統(tǒng)的實(shí)施及運(yùn)行融合到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，采用的硬件與設(shè)備現(xiàn)有硬件使用一致且通信控制方式一致，不影響現(xiàn)有軟硬件系統(tǒng)的運(yùn)行；機(jī)器端設(shè)置有顯示界面，界面友好且易學(xué)易用，能適應(yīng)不同素質(zhì)的人員，降低系統(tǒng)的管理維護(hù)和操作成本；系統(tǒng)具備容錯(cuò)機(jī)制，能夠在故障存在或用戶的操作失誤的情況下確保本系統(tǒng)不失效、不癱瘓，仍然能夠正常工作，且能確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；選用的技術(shù)和產(chǎn)品具有很強(qiáng)的可增長(zhǎng)性和擴(kuò)展性，滿足現(xiàn)有資源的需要以及系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展的需要，所采用的軟硬件平臺(tái)具有開(kāi)放性。因此本系統(tǒng)具備強(qiáng)大的功能，滿足國(guó)內(nèi)煙草廠商的加工需求，使卷煙加工過(guò)程制絲工段中的混絲加香工序加香前流量均勻穩(wěn)定，又減少了設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)也減少了煙絲造碎，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

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