一种储柜出料流量精细化控制系统及方法与流程

本申请涉及烟草自动化控制，具体为一种储柜出料流量精细化控制系统及方法。

背景技术：

1、在打叶复烤生产线中，储柜主要用于存储生产过程中的叶片、烟梗、碎叶，其容量一般在8000kg--12000kg，不同的工艺段储柜的物料存储量有着明确要求，即不同工艺段的储柜装载量是不同的。在生产中，储柜中物料的铺设情形如图10所示，料在储柜中的分布特征是：前后端低、中部高，可近似为等腰梯形分布。如果不是近似等腰梯形分布，可通过调整布料车运行速度进行整形。由于储柜物理结构上的限制，料头距出料口存在空白部分。储柜内设置料空检测光电开关，安装在近落料口且高度与底带持平，用于检测物料是否到达出口；储柜内设置有料检测光电开关，用于检测储柜内是否有物料。

2、储柜下游设有电子皮带秤，用于控制工艺段的生产流量。如图11所示：物料经储柜输出，由两条皮带机和计量管输送后进入电子皮带秤。计量管用于将物料缓存，配合电子皮带秤实现流量精细化控制的功能，计量管设有高、中、低三对对射式光电开关，通过三对光电开关控制上游及储柜的运行与停止，保证计量管内物料供给。

3、电子皮带秤的流量设定需结合工艺段加工功能与物料等级差异化配置，因此各工序或不同等级物料加工时，底带速度需相应调整。当储柜出料流量过大，会导致其与下游电子皮带秤间的设备频繁启停，造成设备损伤；流量过小则会引发电子皮带秤供料不足，既无法稳定控制本工序工艺流量，还会影响后续工序过程控制的稳定性，进而波及产品质量。因此，需要对储柜的出料流量进行有效控制。

4、传统储柜出料流量控制方案中，现场操作人员通过监测下游设备运行状态，手动调节储柜底带运行速度以实现出料流量控制。在该技术方案下，适宜的储柜底带速度参数需通过长期实践摸索确定，主要依托设备运行数据监测与实操经验积累逐步优化，导致调节过程中易出现供料波动的问题。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种储柜出料流量精细化控制系统及方法，旨在解决上述背景技术中的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种储柜出料流量精细化控制系统，包括底带和料空检测光电开关，还包括：

4、第一测量光栅，设于底带出料端，且沿底带运行方向位于料空检测光电开关的上游；

5、第二测量光栅，沿底带运行方向间隔设于第一测量光栅的上游，且位于底带中段；

6、第三测量光栅，沿底带运行方向间隔设于第二测量光栅的上游，且位于底带中段。

7、可选地，还包括控制模块，所述控制模块分别与料空检测光电开关、第一测量光栅、第二测量光栅和第三测量光栅电连接。

8、可选地，所述底带传动连接有减速器，所述减速器的输入端传动连接有变频电机，所述变频电机与所述控制模块电连接。

9、一种储柜出料流量精细化控制方法，应用于如上所述的控制系统，所述方法包括：

10、s1，将储柜出料过程划分为物料推进阶段、头料阶段、正常出料阶段和尾料阶段；

11、s2，在所述物料推进阶段，控制底带以预设速度运行，直至料空检测光电开关被物料触发，进入所述头料阶段；

12、s3，在所述头料阶段，动态调节底带的瞬时速度，使所述瞬时出料流量与目标流量值匹配，直至底带推进距离达到所述头料阶段长度时，进入所述正常出料阶段；

13、s4，在所述正常出料阶段，控制底带以恒定速度持续运行，当底带推进距离达到所述正常出料阶段长度时，进入所述尾料阶段；

14、s5，在所述尾料阶段，采用与所述头料阶段相同的动态调节方式控制底带的瞬时速度，直至满足预设的出料结束条件。

15、可选地，所述步骤s2中，所述物料推进阶段的长度由料空检测光电开关与第一测量光栅之间的第一距离，以及第一测量光栅与头料阶段边缘之间的第二距离确定；

16、其中，所述第一距离为固定安装参数，所述第二距离由所述预设速度与底带开始运行至第一测量光栅检测到物料的时间确定。

17、可选地，所述步骤s2中，所述头料阶段的长度确定方式为：

18、若第一测量光栅检测到的物料高度达到正常物料高度，则基于所述预设速度与第一测量光栅从检测到物料至检测到物料高度达到所述正常物料高度的时间差，确定所述头料阶段长度；

19、若第一测量光栅检测到的物料高度未达到所述正常物料高度，则基于第一测量光栅所测物料高度、第一测量光栅与料空检测光电开关的距离和所述正常物料高度，确定所述头料阶段长度；

20、其中，所述正常物料高度由第二测量光栅和第三测量光栅测得的物料高度均值确定。

21、可选地，所述步骤s4中，所述尾料阶段的长度确定方式为：

22、基于所述储柜内物料呈等腰梯形分布的近似特征，将所述尾料阶段的长度视为与所述头料阶段的长度相同。

23、可选地，所述步骤s3中，所述正常出料阶段的长度基于储柜总长、所述第一距离、所述第二距离、所述头料阶段长度和所述尾料阶段长度确定。

24、可选地，所述步骤s3具体包括：

25、以单位时间为控制周期，将当前周期内被推进的物料截面近似为梯形，基于所述梯形面积占柜内物料总截面面积的比例与柜内物料总重量，确定当前周期的瞬时出料流量；

26、基于所述瞬时出料流量与所述目标流量值相等的约束，确定当前周期的底带瞬时速度，并更新底带推进距离，当所述底带推进距离达到所述头料阶段长度时，进入所述正常出料阶段。

27、可选地，所述步骤s4中，所述恒定速度的确定方式为：

28、基于所述头料阶段长度、所述正常出料阶段长度以及柜内物料总重量，确定所述正常出料阶段的物料重量；

29、基于所述正常出料阶段的物料重量与所述目标流量值，确定所述正常出料阶段所需的总出料时间；

30、基于所述正常出料阶段长度与所述总出料时间，确定所述恒定速度。

31、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请将储柜出料过程划分为物料推进阶段、头料阶段、正常出料阶段和尾料阶段，针对物料在各区段内不同的分布形态，分别采取预设速度推进、动态调节瞬时速度以匹配目标流量、恒定速度稳定出料以及尾料阶段再次动态调节的差异化控制策略。通过上述四个区段的有序衔接与差异化控制，将传统方案中依赖操作人员经验判断的间歇性手动调节，转变为基于实时物料状态信息的连续性自动调节，使得储柜出料流量在全出料周期内均能与下游所需的目标流量值保持动态匹配，从而降低因调节滞后或调节幅度不当引起的供料波动，提升下游工艺过程的稳定性。

1.一种储柜出料流量精细化控制系统，包括底带（1）和料空检测光电开关（2），其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的储柜出料流量精细化控制系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块分别与料空检测光电开关（2）、第一测量光栅（3）、第二测量光栅（4）和第三测量光栅（5）电连接。

3.根据权利要求2所述的储柜出料流量精细化控制系统，其特征在于，所述底带（1）传动连接有减速器，所述减速器的输入端传动连接有变频电机（6），所述变频电机（6）与所述控制模块电连接。

4.一种储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3任一项所述的控制系统，所述方法包括：

5.根据权利要求4所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述物料推进阶段的长度由料空检测光电开关（2）与第一测量光栅（3）之间的第一距离，以及第一测量光栅（3）与头料阶段边缘之间的第二距离确定；

6.根据权利要求5所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述头料阶段的长度确定方式为：

7.根据权利要求6所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述尾料阶段的长度确定方式为：

8.根据权利要求7所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述正常出料阶段的长度基于储柜（7）总长、所述第一距离、所述第二距离、所述头料阶段长度和所述尾料阶段长度确定。

9.根据权利要求8所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：

10.根据权利要求8所述的储柜出料流量精细化控制方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述恒定速度的确定方式为：