加料/加香料液含量均匀性在线测量仪及其在线控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及红外技术在烟草加工过程中对烟叶的成分或其物质含量的在线检测， 特别涉及烟片加料、烟丝加香生产工艺中料液含量及其均匀性的在线测量与控制。
【背景技术】
[0002] 烟片加料、烟丝加香（以下简称加料/加香）是烟草加工生产的重要工艺，将几种 需要加料/加香的物质（溶质）按一定比例均匀地溶解在溶剂中，其溶质+溶剂统称为料 液。烟片或烟丝含有料液物质之多少称为料液含量。
[0003]
【主权项】
1. 一种"加料/加香料液含量在线测量仪"，其特点包括： >红外传感器（含红外线发生器和红外线接收器），用于测量料液物质重量i; >福射式称重传感器（含福射源和福射探测器），用于测量红外传感器测量区内烟片或 烟丝重量W烟i; >水分测量仪，用于测量红外传感器测量区内烟片或烟丝水分Mi; >数据采集控制器，用于接收、W?i和Mi信号并按数学模型计算料液物质含量Xi和 均匀性CUi。
2. 根据权利要求1要求，所述红外传感器是透射式红外传感器，其特点在于，数学模型 是：
式中， Xi--料液物质含量； K--标定系数； -一红外传感器测量区内料液物质重量； -一福射称重传感器测量的烟片或烟丝重量； Mi-一水分测量仪测量的烟片或烟丝水分； 料液物质含量均匀性（CUi):
式中： CUi--料液物质含量均匀性； N一一采集Xi的次数，15 ; Xi--第i次料液物质的含量； 或一一N次Xi的平均值。
3. 根据权利要求1要求，所述红外传感器是反射式红外传感器，其特点在于，还包括烟 片或烟丝厚度测量传感器（或厚度测量仪），用于测量烟片或烟丝厚度&，数据采集控器根 据接收到的i、Wiii、Mi和Hi，按如下数学模型计算料液物质含量Xi
式中： h,一一反射式红外传感器测量区烟片或烟丝厚度； Hi一一厚度测量仪测量的烟片或烟丝厚度。
4. 根据权利要求1、2、3要求，所述计算Xi的数学模型，其特点在于，标定系数k是采用 在线测量仪测量工序出口处抽取烟片或烟丝试样，按国标或行标规定测出标记物物质含量 值作为标准值对k进行标定而确定k值。
5. 根据权利要求1、2、3要求，其特点在于所述水分测量仪是红外水分测量仪或微波水 分测量仪；所述福射式称重传感器是丫射线福射称重传感器或X射线福射称重传感器或微 波福射称重传感器；所述厚度传感器（或厚度测量仪）是压漉式角位移传感器或激光测厚 仪或超声波测厚仪；所述数据采集控制器是PLC或工控机。
6. -种"加料/加香料液含量在线控制系统"其特点包括： >加料/加香系统设备： 烟片或烟丝进料输送皮带机（12)，用于输送烟片或烟丝； 进料水分测量仪（13)，用于测量进料烟片或烟丝的水分Mi; 电子皮带砰（14)，用于称量进料烟片或烟丝重量胖《1; 控制计算机（15)，用于数据采集、计算与控制； 加料/加香机（16)，用于对烟片或烟丝加料或加香； 其中滚筒（16-1)，用于翻滚烟片或烟丝，进行均匀加料； 料液贬存罐（16-2)，用于存贬料液； 输料累（16-3)，用于输送料液； 计量累（16-4)，用于调节与计量料液重量i与流量P; 喷嘴（16-5)，用于喷洒料液； 出料输送皮带机（19)，用于输送加料/加香后烟片或烟丝； >加料/加香料液含量在线测量设备： 权利要求1-5所述加料/加香料液含量在线测量仪（17)(或其他料液含量在线测量 仪）用于在线测量料液含量Xi与均匀性CUi; 其中红外传感器（17-1)，用于测量料液标记物物质重量i; 水分测量仪（17-2)，用于测量红外传感器测量区内烟片或烟丝水分Mi; 福射式称重传感器（17-3)，用于测量红外传感器测量区内烟片或烟丝重量i; 数据采集控制器（17-4)，用于数据采集、计算、控制； >加料/加香系统控制计算机（15)与在线测量仪（17)的数据采集控制器（17-4)相 连，用于数据传送与控制； >控制计算机（15)，W料液物质含量Xi为控制量，W计量累料液流量(或烟片进料 流量Pffli)为调节量，对来自数据采集控制器（17-4)的Xi值进行在线控制。
7. 根据权利要求6要求，所述在线控制系统，其控制特点还在于，控制计算机（15)根据 接收数据采集控制器（17-4)测量的Xi值及设定目标料液含量值，计算出二者差值AXi，根 据AXi对计量累（16-4)[或进料输送机（12)]发出一控制信号，该控制信号用于调节计量 累（16-4)的流量[或调节进料输送机的带速增加或减小烟片流量P；Wi]，W减小 AXi值，依此循环，致使Xi值与设定目标料液含量值相接近。
8. 根据权利要求6要求，所述控制系统其控制特点还在于，烟片或烟丝进料流量P?i 是W烟片额定流量为设定目标流量值对其进料流量Pffli进行定值控制： 控制计算机（15)根据接收的电子皮带砰（14)测量的及水分测量仪（13)测量的Mi信号计算出P烟i(1-Mi)及该值与设定目标流量值P烟额的差值AP烟i[AP烟i=P烟i(1-Mi)-P ?g]，根据APffli对进料输送机（12)发出一控制信号，该控制信号用于调节皮带机带速，增 加或减小烟片或烟丝流量减小AP自1，依此循环，致使P自i(l-Mi)与P自^相接近。
9. 根据权利要求6要求，所述控制系统特点还在于，WPffli(1鳴）>QP胃为界限怕为 设定常数），实现对计量累流量i调节的自动切换： 控制计算机（15)根据接收的电子皮带砰（14)P?i、水分测量仪（13)Mi及数据采集控制 器（17-4)的Xi信号，计算出P烟i(1鳴）值，用该值与QP烟额值进行比较判断P烟i(1鳴）>QP 烟额。如小于，控制计算机（I5)根据预先设定的m值（m-化]料比，
》计算出 P料尸P烟i(l-Mi)X巧，根据P料i对计量累（16-4)发出控制信号，该控制信号用于调节计 量累（16-4)流量，使其等于P料 如大于等于，控制计算机（15)根据料液含量在线测量仪（17)测量的Xi值与设定目标 料液含量值（P?g)计算出二者差值AXi，控制计算机根据AXi进行P1D运算，得出回控量， 根据回控量对计量累（16-4)发出控制信号，该控制信号用于调节计量累（16-4)的流量，W 减小AX;值。
10. -种"加料/加香料液含量在线控制系统"的控制方法是： 步骤1准备阶段，包括开机、计算机复位，启动进料出料输送机、加料/加香机、料液含 量在线测量仪及下料机构（开始下料）等； 步骤2烟片进料流量定值控制阶段，W烟片额定流量为设定目标流量值，对烟片进料 流量进行流量定值控制： 控制计算机（15)根据接收的电子皮带砰（14)P?i及水分测量仪（13)Mi信号计算出P烟i(1-Mi)值，及该值与设定目标流量值（额定流量值P烟额）的差值么？烟1，控审IJ计算机再根 据A对进料输送机（12)发出控制信号，该控制信号用于调节输送带带速，增加或减小 烟片流量P烟1，W减小AP烟 步骤3判断阶段，Wi 为界限怕为设定常数），实现对计量累流量P m的自动切换；控制计算机（15)根据接收的电子皮带砰a4)Pffli及水分测量仪（13)Mi信 号，计算出P烟i(1-Mi)并将该值与额值进行比较判断，P烟i(1-Mi) >QP烟额。 步骤3.lP；iai(1-Mi)小于QP；ia151，加料/加香机计量累流量i按设定的 加料比m'
)加料： 控制计算机（15)根据预先设定的加料比m，计算，P料i=P烟1(1-Mi)Xm，并根据Pm对加料/加香机的计量累（16-4)发出控制信号，该控制信号用于调节计量累（16-4)的 流量使其等于P?i，加料完成后返回步骤2 ; 步骤3. 2P自i(1-Mi)大于等于QP?g，加料/加香机计量累流量i按AXi值进行加 料： 控制计算机（15)根据料液含量在线测量仪（17)测量的Xi值与设定的目标料液含量 值（m或玄1)计算出二者差值AXi，控制计算机根据AXi对加料/加香机的计量累（16-4) 发出控制信号，该控制信号用于调节计量累（16-4)的流量减小AXi值，加料完成后 返回步骤2; 该步骤3. 2进一步包括，控制计算机（15)根据AXi值进行PID运算（或模糊控制），得出回控量，控制计算机根据回控量对计量累（16-4)发出控制信号，该控制信号用于调节 计量累流量，W减小AXi值，加料完成后返回步骤2,从而实现料液含量Xi的在线定值控制。
【专利摘要】本发明公开了一种“加料/加香料液含量均匀性在线测量仪及其在线控制系统”。它应用于烟厂烟片加料、烟丝加香生产工艺的加料、加香后，烟片或烟丝料液含量均匀性的在线测量与在线控制。一种“加料/加香料液含量均匀性在线测量仪”包括：红外传感器、水分测量仪、辐射称重传感器及数据采集控制器，并根据采集的信号按数学模型计算出料液含量及均匀性。一种“加料/加香料液含量在线控制系统”由加料/加香系统设备及料液含量均匀性在线测量仪构成，料液含量均匀性在线测量仪实时测量出料液含量Xi值，依据料液含量Xi与一设定目标含量值m(m-加料比)的差值ΔXi＝m-Xi，对料液计量泵流量P料i进行流量定值控制以减小ΔXi，提高加料均匀性。
【IPC分类】G01N5-00, A24B3-12
【公开号】CN104792643
【申请号】CN201510040905
【发明人】邸生才
【申请人】邸生才
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月27日