加料/加香料液含量均勻性在線測(cè)量?jī)x及其在線控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紅外技術(shù)在煙草加工過程中對(duì)煙葉的成分或其物質(zhì)含量的在線檢測(cè)， 特別涉及煙片加料、煙絲加香生產(chǎn)工藝中料液含量及其均勻性的在線測(cè)量與控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 煙片加料、煙絲加香（以下簡(jiǎn)稱加料/加香）是煙草加工生產(chǎn)的重要工藝，將幾種 需要加料/加香的物質(zhì)（溶質(zhì)）按一定比例均勻地溶解在溶劑中，其溶質(zhì)+溶劑統(tǒng)稱為料 液。煙片或煙絲含有料液物質(zhì)之多少稱為料液含量。
[0003]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種"加料/加香料液含量在線測(cè)量?jī)x"，其特點(diǎn)包括： >紅外傳感器（含紅外線發(fā)生器和紅外線接收器），用于測(cè)量料液物質(zhì)重量i; >福射式稱重傳感器（含福射源和福射探測(cè)器），用于測(cè)量紅外傳感器測(cè)量區(qū)內(nèi)煙片或 煙絲重量W煙i; >水分測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量紅外傳感器測(cè)量區(qū)內(nèi)煙片或煙絲水分Mi; >數(shù)據(jù)采集控制器，用于接收、W?i和Mi信號(hào)并按數(shù)學(xué)模型計(jì)算料液物質(zhì)含量Xi和 均勻性CUi。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1要求，所述紅外傳感器是透射式紅外傳感器，其特點(diǎn)在于，數(shù)學(xué)模型 是：
式中， Xi--料液物質(zhì)含量； K--標(biāo)定系數(shù)； -一紅外傳感器測(cè)量區(qū)內(nèi)料液物質(zhì)重量； -一福射稱重傳感器測(cè)量的煙片或煙絲重量； Mi-一水分測(cè)量?jī)x測(cè)量的煙片或煙絲水分； 料液物質(zhì)含量均勻性（CUi):
式中： CUi--料液物質(zhì)含量均勻性； N一一采集Xi的次數(shù)，15 ; Xi--第i次料液物質(zhì)的含量； 或一一N次Xi的平均值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1要求，所述紅外傳感器是反射式紅外傳感器，其特點(diǎn)在于，還包括煙 片或煙絲厚度測(cè)量傳感器（或厚度測(cè)量?jī)x），用于測(cè)量煙片或煙絲厚度&，數(shù)據(jù)采集控器根 據(jù)接收到的i、Wiii、Mi和Hi，按如下數(shù)學(xué)模型計(jì)算料液物質(zhì)含量Xi
式中： h,一一反射式紅外傳感器測(cè)量區(qū)煙片或煙絲厚度； Hi一一厚度測(cè)量?jī)x測(cè)量的煙片或煙絲厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3要求，所述計(jì)算Xi的數(shù)學(xué)模型，其特點(diǎn)在于，標(biāo)定系數(shù)k是采用 在線測(cè)量?jī)x測(cè)量工序出口處抽取煙片或煙絲試樣，按國(guó)標(biāo)或行標(biāo)規(guī)定測(cè)出標(biāo)記物物質(zhì)含量 值作為標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)k進(jìn)行標(biāo)定而確定k值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3要求，其特點(diǎn)在于所述水分測(cè)量?jī)x是紅外水分測(cè)量?jī)x或微波水 分測(cè)量?jī)x；所述福射式稱重傳感器是丫射線福射稱重傳感器或X射線福射稱重傳感器或微 波福射稱重傳感器；所述厚度傳感器（或厚度測(cè)量?jī)x）是壓漉式角位移傳感器或激光測(cè)厚 儀或超聲波測(cè)厚儀；所述數(shù)據(jù)采集控制器是PLC或工控機(jī)。
6. -種"加料/加香料液含量在線控制系統(tǒng)"其特點(diǎn)包括： >加料/加香系統(tǒng)設(shè)備： 煙片或煙絲進(jìn)料輸送皮帶機(jī)（12)，用于輸送煙片或煙絲； 進(jìn)料水分測(cè)量?jī)x（13)，用于測(cè)量進(jìn)料煙片或煙絲的水分Mi; 電子皮帶砰（14)，用于稱量進(jìn)料煙片或煙絲重量胖《1; 控制計(jì)算機(jī)（15)，用于數(shù)據(jù)采集、計(jì)算與控制； 加料/加香機(jī)（16)，用于對(duì)煙片或煙絲加料或加香； 其中滾筒（16-1)，用于翻滾煙片或煙絲，進(jìn)行均勻加料； 料液貶存罐（16-2)，用于存貶料液； 輸料累（16-3)，用于輸送料液； 計(jì)量累（16-4)，用于調(diào)節(jié)與計(jì)量料液重量i與流量P; 噴嘴（16-5)，用于噴灑料液； 出料輸送皮帶機(jī)（19)，用于輸送加料/加香后煙片或煙絲； >加料/加香料液含量在線測(cè)量設(shè)備： 權(quán)利要求1-5所述加料/加香料液含量在線測(cè)量?jī)x（17)(或其他料液含量在線測(cè)量 儀）用于在線測(cè)量料液含量Xi與均勻性CUi; 其中紅外傳感器（17-1)，用于測(cè)量料液標(biāo)記物物質(zhì)重量i; 水分測(cè)量?jī)x（17-2)，用于測(cè)量紅外傳感器測(cè)量區(qū)內(nèi)煙片或煙絲水分Mi; 福射式稱重傳感器（17-3)，用于測(cè)量紅外傳感器測(cè)量區(qū)內(nèi)煙片或煙絲重量i; 數(shù)據(jù)采集控制器（17-4)，用于數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、控制； >加料/加香系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)（15)與在線測(cè)量?jī)x（17)的數(shù)據(jù)采集控制器（17-4)相 連，用于數(shù)據(jù)傳送與控制； >控制計(jì)算機(jī)（15)，W料液物質(zhì)含量Xi為控制量，W計(jì)量累料液流量(或煙片進(jìn)料 流量Pffli)為調(diào)節(jié)量，對(duì)來自數(shù)據(jù)采集控制器（17-4)的Xi值進(jìn)行在線控制。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6要求，所述在線控制系統(tǒng)，其控制特點(diǎn)還在于，控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù) 接收數(shù)據(jù)采集控制器（17-4)測(cè)量的Xi值及設(shè)定目標(biāo)料液含量值，計(jì)算出二者差值A(chǔ)Xi，根 據(jù)AXi對(duì)計(jì)量累（16-4)[或進(jìn)料輸送機(jī)（12)]發(fā)出一控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)計(jì)量 累（16-4)的流量[或調(diào)節(jié)進(jìn)料輸送機(jī)的帶速增加或減小煙片流量P；Wi]，W減小 AXi值，依此循環(huán)，致使Xi值與設(shè)定目標(biāo)料液含量值相接近。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6要求，所述控制系統(tǒng)其控制特點(diǎn)還在于，煙片或煙絲進(jìn)料流量P?i 是W煙片額定流量為設(shè)定目標(biāo)流量值對(duì)其進(jìn)料流量Pffli進(jìn)行定值控制： 控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)接收的電子皮帶砰（14)測(cè)量的及水分測(cè)量?jī)x（13)測(cè)量的Mi信號(hào)計(jì)算出P煙i(1-Mi)及該值與設(shè)定目標(biāo)流量值P煙額的差值A(chǔ)P煙i[AP煙i=P煙i(1-Mi)-P ?g]，根據(jù)APffli對(duì)進(jìn)料輸送機(jī)（12)發(fā)出一控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)皮帶機(jī)帶速，增 加或減小煙片或煙絲流量減小AP自1，依此循環(huán)，致使P自i(l-Mi)與P自^相接近。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6要求，所述控制系統(tǒng)特點(diǎn)還在于，WPffli(1鳴）>QP胃為界限怕為 設(shè)定常數(shù)），實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量累流量i調(diào)節(jié)的自動(dòng)切換： 控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)接收的電子皮帶砰（14)P?i、水分測(cè)量?jī)x（13)Mi及數(shù)據(jù)采集控制 器（17-4)的Xi信號(hào)，計(jì)算出P煙i(1鳴）值，用該值與QP煙額值進(jìn)行比較判斷P煙i(1鳴）>QP 煙額。如小于，控制計(jì)算機(jī)（I5)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的m值（m-化]料比，
》計(jì)算出 P料尸P煙i(l-Mi)X巧，根據(jù)P料i對(duì)計(jì)量累（16-4)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)計(jì) 量累（16-4)流量，使其等于P料 如大于等于，控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)料液含量在線測(cè)量?jī)x（17)測(cè)量的Xi值與設(shè)定目標(biāo) 料液含量值（P?g)計(jì)算出二者差值A(chǔ)Xi，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)AXi進(jìn)行P1D運(yùn)算，得出回控量， 根據(jù)回控量對(duì)計(jì)量累（16-4)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)計(jì)量累（16-4)的流量，W 減小AX;值。
10. -種"加料/加香料液含量在線控制系統(tǒng)"的控制方法是： 步驟1準(zhǔn)備階段，包括開機(jī)、計(jì)算機(jī)復(fù)位，啟動(dòng)進(jìn)料出料輸送機(jī)、加料/加香機(jī)、料液含 量在線測(cè)量?jī)x及下料機(jī)構(gòu)（開始下料）等； 步驟2煙片進(jìn)料流量定值控制階段，W煙片額定流量為設(shè)定目標(biāo)流量值，對(duì)煙片進(jìn)料 流量進(jìn)行流量定值控制： 控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)接收的電子皮帶砰（14)P?i及水分測(cè)量?jī)x（13)Mi信號(hào)計(jì)算出P煙i(1-Mi)值，及該值與設(shè)定目標(biāo)流量值（額定流量值P煙額）的差值么？煙1，控審IJ計(jì)算機(jī)再根 據(jù)A對(duì)進(jìn)料輸送機(jī)（12)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)輸送帶帶速，增加或減小 煙片流量P煙1，W減小AP煙 步驟3判斷階段，Wi 為界限怕為設(shè)定常數(shù)），實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量累流量P m的自動(dòng)切換；控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)接收的電子皮帶砰a4)Pffli及水分測(cè)量?jī)x（13)Mi信 號(hào)，計(jì)算出P煙i(1-Mi)并將該值與額值進(jìn)行比較判斷，P煙i(1-Mi) >QP煙額。 步驟3.lP；iai(1-Mi)小于QP；ia151，加料/加香機(jī)計(jì)量累流量i按設(shè)定的 加料比m'
)加料： 控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的加料比m，計(jì)算，P料i=P煙1(1-Mi)Xm，并根據(jù)Pm對(duì)加料/加香機(jī)的計(jì)量累（16-4)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)計(jì)量累（16-4)的 流量使其等于P?i，加料完成后返回步驟2 ; 步驟3. 2P自i(1-Mi)大于等于QP?g，加料/加香機(jī)計(jì)量累流量i按AXi值進(jìn)行加 料： 控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)料液含量在線測(cè)量?jī)x（17)測(cè)量的Xi值與設(shè)定的目標(biāo)料液含量 值（m或玄1)計(jì)算出二者差值A(chǔ)Xi，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)AXi對(duì)加料/加香機(jī)的計(jì)量累（16-4) 發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié)計(jì)量累（16-4)的流量減小AXi值，加料完成后 返回步驟2; 該步驟3. 2進(jìn)一步包括，控制計(jì)算機(jī)（15)根據(jù)AXi值進(jìn)行PID運(yùn)算（或模糊控制），得出回控量，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)回控量對(duì)計(jì)量累（16-4)發(fā)出控制信號(hào)，該控制信號(hào)用于調(diào)節(jié) 計(jì)量累流量，W減小AXi值，加料完成后返回步驟2,從而實(shí)現(xiàn)料液含量Xi的在線定值控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種“加料/加香料液含量均勻性在線測(cè)量?jī)x及其在線控制系統(tǒng)”。它應(yīng)用于煙廠煙片加料、煙絲加香生產(chǎn)工藝的加料、加香后，煙片或煙絲料液含量均勻性的在線測(cè)量與在線控制。一種“加料/加香料液含量均勻性在線測(cè)量?jī)x”包括：紅外傳感器、水分測(cè)量?jī)x、輻射稱重傳感器及數(shù)據(jù)采集控制器，并根據(jù)采集的信號(hào)按數(shù)學(xué)模型計(jì)算出料液含量及均勻性。一種“加料/加香料液含量在線控制系統(tǒng)”由加料/加香系統(tǒng)設(shè)備及料液含量均勻性在線測(cè)量?jī)x構(gòu)成，料液含量均勻性在線測(cè)量?jī)x實(shí)時(shí)測(cè)量出料液含量Xi值，依據(jù)料液含量Xi與一設(shè)定目標(biāo)含量值m(m-加料比)的差值ΔXi＝m-Xi，對(duì)料液計(jì)量泵流量P料i進(jìn)行流量定值控制以減小ΔXi，提高加料均勻性。
【IPC分類】G01N5-00, A24B3-12
【公開號(hào)】CN104792643
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510040905
【發(fā)明人】邸生才
【申請(qǐng)人】邸生才
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日