松散回潮机出口水分精细化控制系统研发

松散回潮机出口水分精细化控制系统研发

李昆1，孙意然1，周诗华1，刘文杰1，宋豪1，罗冰1

1.贵州中烟工业有限责任公司毕节卷烟厂，贵州 毕节 551700

摘要：针对松散回潮机出口水分稳定性差的现状，研发了一种精细化控制系统，该系统通过识别流量称累计重量，精准定位烟包；通过设定系统延时，精准为烟包加水；通过建模采集片烟历史出口水分，精准调整加水量，进而精细化控制松散回潮机出口水分，降低了出口水分标偏，稳定了产品质量。

关键词：松散回潮；出口水分；精细化控制

一、研究背景及意义

松散回潮机主要用于松散片烟、增加片烟含水率和温度，以提高片烟耐加工性。在制丝生产过程中，松散回潮机出口水分的稳定，对于保持批次间一致性具有重要作用。目前国内卷烟企业大多采用德国HAUNI 公司生产的松散回潮机，松散效果良好，但普遍存在出口水分稳定性差的问题。究其原因，是由于该设备出口水分采用开环控制系统，松散回潮出口安装的红外水分仪，仅用于检测出口物料水分，不参与系统任何控制，加水量与出口水分无法形成闭环控制。

毕节卷烟厂使用的WQ3113型松散回潮机，现有两种加水模式，分别为“前恒定后追踪加水模式”和“恒加水模式”。前恒定后追踪加水模式，即前喷嘴按设定加水比例恒加水，后喷嘴根据水分仪的反馈信号，采用PID自动调整后喷嘴加水分比例；恒加水模式，即前、后喷嘴根据设定加水比例，恒定加水量。根据《制丝工艺技术标准》要求，在制丝生产过程中，我厂普遍采用“前恒定后追踪加水模式”进行生产。

课题组通过调阅2020年6月份松散回潮机出口水分的历史数据发现，当月该工序共计生产229个批次，出口水分标偏均值为1.66%。超出YC/T 587—2020《卷烟工厂生产制造水平综合评价方法》中出口水分标偏下限值1.00%共计219个批次，占比95%。单批次松散回潮出口水分标偏普遍偏高。

图1  2020年6月松散回潮水分标偏折线图

二、研发思路及难点

2.1 研发思路

该系统的原理为，根据来料流量的累计变化识别不同的烟箱，再根据来料片烟的水分变化，为每一箱片烟匹配不同的加水比例，让物料经过前加水后，水分尽量接近标准要求中心值。在PLC程序中增加25个加水比例生效的程序，增加背景数据块并将程序与Intouch监控系统界面交互，在监控系统计入System Platform IDE，增加SPC系统与SQL数据库交互，编写机器学习系统，最终实现批间闭环控制系统。

2.2研发难点及解决对策

难点一：如何精准的让对应加水比例施加到每一箱物料上。

解决对策：

（1）确定物料从上秤到进回潮桶时间，为20秒；

（2）对比流量称有流量的起始时间和出口水分仪有检测值的起始时间，两者差异时间均值为110秒；通过断料试验，发现差异原因是尾料出回潮桶较慢；减去尾料差异后，确定每箱烟在桶内时间为120秒。

（3）通过大幅改变加水比例，确定出口水分发生明显变化的时间均值，为120秒。

（4）物料出口到在线水分仪处时间为10秒，所以确定最佳改变加水比例时间为进桶后10秒，也即是物料上秤后30秒。

难点二：如何准确的确定加水比例。

解决对策：

通过人工智能决策树建模，结合机器学习的方法，在每批次结束后对采集点数据进行计算和分析，对含水率结果整体偏差过大的对应箱加水比例进行调节，这样循环的机器自动学习的调节方式，既可以使得调节比例更符合结果要求，又可以解决季节变化需人工调整加水比例的问题。

三、效果验证

课题组在2022年2月对松散回潮机生产的71个批次物料出口水分进行了效果验证，数据如下：

表1  2022年2月松散回潮水分标偏统计表（%）

经验证，松散回潮机出口水分精细化控制系统实施后，出口水分非稳态标偏均值为0.2523%，小于0.43%的目标，达到行业二级水平。