切丝机刀门压力自动控制系统的制作方法

本发明涉及烟草制丝设备自动控制领域，具体涉及一种切丝机刀门压力自动控制系统。

背景技术：

1、切丝是制丝车间的重要工序之一，主要任务是将符合来料要求烟片切成一定宽度的叶丝，满足后续加工要求。切后叶丝质量对烟丝结构、卷烟物理指标、卷烟烟气成分及卷烟感官质量都有不同程度的影响。

2、切丝机主要由两大部分构成，分别是进料机构和切丝刀门。其中，进料机构包括刀门压紧装置和上、下铜排链，切丝刀门包括刀头部分、磨刀系统等组件，并且，刀门压力的工艺标准为17kn-21kn,刀门压力的设定，通常是参照设备运行能力及工作经验将其设定成固定值，但是，由于来料水分不均匀，流量波动等影响，切后叶丝质量也存在差异。来料的水分太低时，切后叶丝中有很多的宽度超过标准要求的烟丝或跑片；来料水分太高时，又容易发生粘连，不易松散，出现并条情况。

3、目前，参照图1，切丝机刀门压力设置与调节主要依靠操作工工作经验和感官评价，依据生产牌号长期积累的经验进行初期刀门压力设置，待切丝机开始切丝后，根据切后叶丝感官评价叶丝中并条、跑片或毛细丝的质量，进而相应调节刀门压力，由于切丝机生产过程流量大，每日生产牌号多，凭人工经验调节刀门压力不仅存在滞后性，感官评价也存在一定的误差。

4、鉴于以上情况，本发明将建立一种切丝机刀门压力自动控制系统和方法，根据来料水分、温度预测刀门压力，并对切后叶丝质量进行检测和反馈，实现切丝机刀门压力的自动控制和调节。

技术实现思路

1、为克服上述问题，本发明提供了一种切丝机刀门压力自动控制系统，可以有效缩短切丝机刀门压力的调整时间，解决切丝宽度不均匀问题，减少跑片并条，提高切后叶丝质量的稳定性，对制丝生产过程具有实际指导作用。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

3、切丝机刀门压力自动控制系统，包括

4、数据采集模块，包括数据采集单元和数据处理单元，所述数据采集单元用于对影响热风润叶出口水分和出口温度的工艺参数进行筛选和采集，所述数据处理单元用于对采集数据进行标准化处理；

5、自动控制模块，包括模型建立单元、模型预测单元和自动控制单元，其中，所述模型建立单元用于基于采集数据建立热风润叶出口水分和出口温度预测模型，所述模型预测单元用于基于所建立预测模型和生产数据对热风润叶出口水分和出口温度进行预测，并为自动控制单元提供控制数据，所述自动控制单元用于建立基于来料状态的刀门压力自动控制模型，并基于所建立控制模型和控制数据进行刀门压力的控制；

6、反馈调节模块，包括效果检测单元和反馈调节单元，所述效果检测单元用于对切后叶丝进行质量检测，所述反馈调节单元基于检测结果生成反馈调节数据并将之反馈至所述自动控制单元。

7、作为上述技术方案的改进，系统还包括自适应模块，包括模型自学习单元，所述预测模型和控制模型根据生产牌号原料变化、切丝机参数等进行自学习和调整，不断调整模型预测和控制精度，使其满足切丝机生产要求。

8、作为上述技术方案的改进，所述数据采集单元筛选和采集的工艺参数包括松散回潮入口水分、松散回潮入口温度、松散回潮总打水量、松散回潮出口水分、松散回潮出口温度、叶片加料入口水分、叶片加料出口水分、叶片加料出口温度、热风润叶入口水分、热风润叶入口温度和热风润叶补偿蒸汽阀开度。

9、作为上述技术方案的改进，所述热风润叶出口水分和出口温度预测模型为神经网络预测模型，其将所述数据采集单元筛选的工艺参数作为模型输入层，将热风润叶出口水分和出口温度作为模型输出层所构建而成。

10、所述神经网络预测模型的设定训练目标0.05，训练速度为0.01，最大步数100。

11、作为上述技术方案的改进，所述刀门压力自动控制模型通过响应曲面试验获得刀门压力的最适控制参数；该响应曲面试验将叶丝合格率设置为因变量y，将热风润叶出口水分、出口温度和刀门压力设置为因子x，进行三因子两水平试验。

12、所述响应曲面试验以叶丝合格率作为响应变量，设定控制模型包含全部因子的主效应以及二阶交互效应，进行响应曲面试验(三因子两水平)，进行热风润叶出口温度、出口水分和刀门压力对叶丝合格率的方差分析，即进行因子对叶丝合格率的方差分析，得到出口温度(x1)、出口水分(x2)和刀门压力(x3)对叶丝合格率(y)的回归方程；

13、根据回归方程绘制响应曲面等值线图，通过响应曲面优化得到适控制参数。

14、所述回归方程为：

15、

16、作为上述技术方案的改进，所述效果检测单元包括设置于切丝机提升带处的高光谱检测仪，其通过高光谱叶丝状态验证模型对切后叶丝进行质量检测。

17、所述高光谱叶丝状态验证模型通过成像扫描、光谱数据校正与提取、光谱特性分析进行基于光谱数据的叶丝状态验证；

18、所述成像扫描通过线扫描方式对切后叶丝进行光谱扫描，将叶丝样品(包括标准宽度叶丝、跑片叶丝、并条叶丝和毛细丝等)放置于移动平台上使其沿着皮带移动方向行进，通过高光谱检测仪对叶丝样品图像上的一条线进行连续扫描和记录，实现切后叶丝实时在线无损监测；

19、所述光谱数据校正与提取用于对叶丝样品光谱图像进行黑白校正；

20、所述光谱特性分析用于对叶丝样品的光谱特征和纹理特征进行提取，通过样品的高光谱数据使其对应相应的样品类型(标准宽度叶丝、跑片叶丝、并条叶丝和毛细丝)并得知叶丝合格率。

21、作为上述技术方案的改进，所述反馈调节数据包括：

22、当叶丝合格率≥85.0％时，刀门压力设置合理；当叶丝合格率<85.0％时，刀门压力设置不合理：当并条烟丝量>跑条烟丝量时，刀门压力降低至少1kn，当并条烟丝量<跑条烟丝量时，刀门压力增加至少1kn。

23、本发明带来的有益效果：

24、本发明通过对切丝前热风润叶工序来料进行预测，提前预知来料叶片的水分温度，建立起基于来料水分和温度的来料叶片与刀门压力控制模型，并在切丝机出口进行叶丝质量物理检测以反馈切丝机刀门压力，实现切丝机刀门压力的自动控制和调节，可以有效缩短切丝机刀门压力的调整时间，解决切丝宽度不均匀问题，减少跑片并条，提高切后叶丝质量的稳定性，对制丝生产过程具有实际指导作用。

25、本发明的刀门压力自动控制模型通过响应曲面试验获得刀门压力的最适控制参数，只需少量试验，即可得到目标叶丝合格率的最优控制参数，可以有效提升切丝机刀门压力控制与调节的自动化水平，提高切后叶丝的合格率。

26、本发明可以有效实现切丝机刀门压力的自动控制和调节，缩短切丝机刀门压力调整时间，解决切丝宽度不均匀问题，减少跑片并条，提高切后叶丝质量的稳定性，对制丝生产过程具有实际指导作用。

技术特征：

1.切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的切丝机刀门压力自动控制系统，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种切丝机刀门压力自动控制系统，包括数据采集模块、自动控制模块、反馈调节模块和自适应模块，所述数据采集模块包括数据采集单元和数据处理单元，所述自动控制模块包括模型建立单元、模型预测单元和自动控制单元，所述反馈调节模块包括效果检测单元和反馈调节单元，所述自适应模块包括模型自学习单元。本发明可以有效实现切丝机刀门压力的自动控制和调节，缩短切丝机刀门压力调整时间，解决切丝宽度不均匀问题，减少跑片并条，提高切后叶丝质量的稳定性，对制丝生产过程具有实际指导作用。技术研发人员：李自娟,陈娇娇,林洁,孙朔,吕萱,赵海洋,高杨,马燕玲,王佳,李洁,武婷婷,张晓冬,赵力源,冯子贤受保护的技术使用者：张家口卷烟厂有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/3/21