制丝关键工序在线水分仪异常预警系统及方法与流程

1.本发明涉及卷烟制造领域，尤其涉及一种制丝关键工序在线水分仪异常预警系统及方法。


背景技术：

2.卷烟制丝环节工艺质量重点管控指标是物料含水率和温度，对于含水率来说，在线红外水分仪因能实现非接触式、连续快速测量物料含水率，被广泛应用于卷烟制丝生产线的各个关键工序管控点上(关键工序由实际生产场景划定)，以实现对物料含水率的实时监测和反馈。而烟丝含水率作为烟草加工中的一项重要的指标，比如烘丝机、加料机、加香机出口含水率，将关联下道工序的加工强度，最终影响卷接包装机环节的卷烟质量、圆周、吸阻、硬度、含末率、空头等指标，也对卷烟的抽吸品质、烟气释放量产生一定的影响。
3.因此，如何确保在线水分仪能够真实、客观、准确反应物料水分是工艺质量管控的重点关注对象。
4.目前，主要是利用烘箱法定期对在线水分仪进行校验，并用微波水分仪、infralab710实验室用红外水分仪、对流烘箱干燥mt-ca等进行辅助验证，并按照一定的校验标准进行人工判断。
5.然而，受车间温湿度变化、物料的不同吸收特性、在线水分仪厂家维保水平以及人工校验环节等影响，可能出现在线水分仪与物料真实值出现偏差；再者，由于制丝车间属于流水线作业，感官品吸环节与卷烟成品的水分检验对于相应批次检验工作具有滞后性，再结合在线水分仪的上述偏差，很可能导致相应批次间的感官差异明显，非常不利于卷烟产品均值化工作进行。


技术实现要素：

6.鉴于上述，本发明旨在提供一种制丝关键工序在线水分仪异常预警系统及方法，以解决前述提及的技术问题。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.第一方面、一种制丝关键工序在线水分仪异常预警系统，其中包括：待测在线水分仪、备用在线水分仪、物料输送机构、计时器、报警器以及数据存储模块，其中，所述物料输送机构的输入口及输出口分别衔接前道工序供料滚筒以及后道工序设备；
9.所述待测在线水分仪以及所述备用在线水分仪均设于所述物料输送机构上方，且所述备用在线水分仪按所述物料输送机构的运行方向位于所述待测在线水分仪之前或之后；其中，所述待测在线水分仪与所述备用在线水分仪之间具有预设间距；
10.所述数据存储模块用于存储所述待测在线水分仪或所述备用在线水分仪的检测数据；
11.所述计时器用于设定数据延迟读取时长；
12.原机控制器与所述物料输送机构以及所述报警器电信号连接，用于向所述物料输
送机构发送停机信号以及向所述报警器发送触发信号，使所述报警器输出预警信息。
13.在其中至少一种可能的实现方式中，所述预警系统还包括：与原机控制器电信号连接的滚筒转速检测单元，用于检测前道工序供料滚筒的转速。
14.在其中至少一种可能的实现方式中，在所述物料输送机构的输入口及输出口的上方分别设有第一料位检测器以及第二料位检测器。
15.在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一料位检测器以及所述第二料位检测器均为红外测距仪。
16.在其中至少一种可能的实现方式中，所述计时器为如下任一种：电子计时器、时钟模块、延时继电器。
17.在其中至少一种可能的实现方式中，所述预警系统还包括与原机控制器电信号连接的触发按钮，用于提供异常预警功能的启闭信号。
18.第二方面、一种制丝关键工序在线水分仪异常预警方法，其中包括：
19.在检测到预警功能启动条件被触发后，获取滚筒转速；
20.根据滚筒转速，判定当前生产状态：
21.当根据滚筒转速，判断当前处于正常输送物料状态时，采集并存储待测在线水分仪或备用在线水分仪的检测数据；
22.基于预设的数据延迟读取时长，同步读取待测在线水分仪以及备用在线水分仪对同一物料的水分检测值；
23.根据两个水分仪的水分检测值比对结果，判断待测在线水分仪是否异常；
24.若异常，则输出预警信号；
25.当根据滚筒转速，判断滚筒处于待机状态或倒料状态，则获取物料输送入口和/或物料输送出口的料位信号；
26.根据所述料位信号与预设料位阈值的关系，触发物料输送停机。
27.在其中至少一种可能的实现方式中，所述方法还包括：在触发物料输送停机后，若检测到待测在线水分仪示值出现波动，则输出预警信号。
28.本发明的主要设计构思在于，通过两台在线水分仪进行在线检测以及结合二者设置位置、距离以及延迟时长，同步采集两台在线水分仪针对同一物料的水分检测结果，从而可以在正常生产阶段及时发现待测在线水分仪是否出现异常，而在核检到异常状况时，可触发输出预警信号，并在特定的生产阶段还可以控制对应该生产工序的输送机构停止运行，以节约车间能源消耗量。本发明可以便捷地在加香机、加料机、薄板干燥等关键工序处于生产状态下对在线水分仪进行功能稳定性核验。
附图说明
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
30.图1为本发明实施例提供的制丝关键工序在线水分仪异常预警系统的架构示意图；
31.图2为本发明实施例提供的制丝关键工序在线水分仪异常预警方法的流程图。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
33.本发明提出了一种制丝关键工序在线水分仪异常预警系统的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：待测在线水分仪1、备用在线水分仪2、物料输送机构3(依据不同的工序可以是皮带或者振动输送器)、计时器、报警器以及数据存储模块，其中，所述物料输送机构3的输入口及输出口分别衔接前道工序供料滚筒100以及后道工序设备200；
34.所述待测在线水分仪1设于所述物料输送机构3上方，用于参与原有的制丝工序控制反馈；
35.所述备用在线水分仪2设于所述物料输送机构3上方，且按所述物料输送机构3的运行方向位于所述待测在线水分仪1之前或之后(图示为位于待测水分仪后方的示例)；其中，所述待测在线水分仪1与所述备用在线水分仪2之间具有预设间距；
36.数据存储模块用于存储所述待测在线水分仪1或所述备用在线水分仪2的检测数据(可根据二者先后位置而定)；
37.为了使待测在线水分仪1与备用在线水分仪2二者检测数据同步，可由所述计时器设定数据延迟读取时长，也即是按此设定时长可使原机控制器读取到的二者检测数据是针对相同物料的，可以理解地，所述数据延迟读取时长的设定与所述预设间距以及物料输送机构3的运行速度相关。在实际操作中，前述计时器可以采用诸如电子计时器、时钟模块、延时继电器等方式实现。
38.接续前文，可以理解地，原机控制器除了与待测在线水分仪1、备用在线水分仪2、计时器以及数据存储模块电信号连接外，还分别与所述物料输送机构3以及所述报警器电信号连接，用于向所述物料输送机构3发送停机信号以及向所述报警器发送触发信号，使所述报警器输出预警信息。
39.在两道工序进行正常输送物料的阶段，待测在线水分仪1采集需要参与生产工序常规控制的物料水分，而备用水分仪2则作为水分检测数值的参考源，可以理解地，此两个水分仪为同型号且设定等均需一致，将二者针对同一物料对象检测的水分数值进行比对，便可以对待测在线水分仪1异常与否进行在线核查。
40.而关于待测与备用二者的比对方式则属于成熟技术，例如但不限于可直接比对二者数值偏差与预设的上、下偏差阈值的关系(可预先根据不同品牌的历史数据计算对应的所需阈值)，并结合偏差异常频次与预设次数的关系(如5次，该次数可由与原机控制器连接的计数模块予以实现)，从而可以经由报警器发出预警信号，提示在线操作人员关注并及时进行检查。采用两个同规格仪表进行核验的方式已属于成熟技术，对此本发明不作限定，而需要指出的是，设计备用在线水分仪的另一个作用是，如果待测在线水分仪出现异常，则可以启用备用在线水分仪接管原待测在线水分仪的工作，这也为不停机在线生产提供了便利条件。
41.进一步地，所述预警系统还可以包括与原机控制器电信号连接的滚筒转速检测单元，用于检测前道工序供料滚筒100的转速，该转速信号可以辅助表征前文提及的“在两道工序进行正常输送物料的阶段”，例如检测到滚筒转速加快(比如薄板干燥工序正常状态为
9r/min)，此时物料输送机构被触发运行，物料将被输送到下到工序，此时便可以采集到前述水分数据并进行水分仪校验处理。在此构思基础上，还可以在所述物料输送机构3的输入口及输出口的上方设置第一料位检测器4以及第二料位检测器5(二者优选为红外测距仪器)，以便结合滚筒状态在非水分仪校验阶段，触发物料输送机构停机。这里给出如下示例供参考：
42.滚筒转速检测单元的检测信号表征滚筒转速比较低(如处于或低于6r/min)，此时第一料位检测器以及第二料位检测器，检测到物料高度处于某设定的极限值或者高度变化未超过某设定的规定值，此时可以原机控制器触发物料输送机构停止运行；或者，滚筒转速检测单元的检测信号表征滚筒处于“倒料”状态，即滚筒转速相对过快(如处于或高于15r/min)，此时第二料位检测器检测的物料高度到达低极限，便触发输送停止。
43.这里需指出的是，之所以考虑触发物料输送停止，不仅是为了节省能源，也可以从另一角度对待测在线水分仪进行核检，即，一旦触发物料输送机构停机后，若在此阶段却检测到待测在线水分仪器的示值出现波动，则同样表明该水分仪工作异常，同样可以触发报警器提示相关人员予以关注。
44.最后还可以补充的是，在一些较佳实施例中，所述预警系统还包括与原机控制器电信号连接的触发按钮，可以作为本系统功能启闭的触发机制，例如在车间进行设备保养或者维修状态，不适合在线水分仪校验处理，有可能会误触发报警输出预警信号，因而可以操作该触发按钮，切断相应检测预警功能；反之，在需要进行在线核查水分仪时，则可以操作该触发按钮以使上述功能启动。
45.综合前述各个实施例，这里提供一种优选的完整预警方法的实施例，如图2所示，包括：
46.步骤s1、在检测到预警功能启动条件被触发后，获取滚筒转速；
47.步骤s2、根据滚筒转速，判定当前生产状态：
48.步骤s31、当根据滚筒转速，判断当前处于正常输送物料状态时，采集并存储待测在线水分仪或备用在线水分仪的检测数据；
49.步骤s310、基于预设的数据延迟读取时长，同步读取待测在线水分仪或备用在线水分仪对同一物料的水分检测值；
50.步骤s311、根据两个水分仪的水分检测值比对结果，判断待测在线水分仪是否异常；
51.若异常，则执行步骤s312、输出预警信号；
52.步骤s32、当根据滚筒转速，判断滚筒处于待机状态或倒料状态，则获取物料输送入口和/或物料输送出口的料位信号；
53.步骤s320、根据所述料位信号与预设料位阈值的关系，触发物料输送停机。
54.进一步地，所述预警方法还包括：在触发物料输送停机后，若检测到待测在线水分仪示值出现波动，则输出预警信号。
55.关于前述存储检测数据的机制，这里给出具体示例进行说明：根据待测在线水分仪以及备用在线水分仪相对物料输送方向的安装位置，可以仅存储相对位置靠前的检测数据。例如，只需存储位置靠前的水分仪的检测数据，当靠后的水分仪检测到数据后，根据设定的延迟读取时长，从存储模块中读取位置靠前水分仪的检测数据，并与位置靠后的水分
仪的当前检测数据进行比对完成核验。
56.综上所述，本发明的主要设计构思在于，通过两台在线水分仪进行在线检测以及结合二者设置位置、距离以及延迟时长，同步采集两台在线水分仪针对同一物料的水分检测结果，从而可以在正常生产阶段及时发现待测在线水分仪是否出现异常，而在核检到异常状况时，可触发输出预警信号，并在特定的生产阶段还可以控制对应该生产工序的输送机构停止运行，以节约车间能源消耗量。本发明可以便捷地在加香机、加料机、薄板干燥等关键工序处于生产状态下对在线水分仪进行功能稳定性核验。
57.本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
58.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。