煙草松散回潮水分控制模式的改進

【摘 要】對松散回潮水分控制模式進行改進，提出新的控制算法，并找出最佳參數組合，對提高出口水分穩定性和提升產品質量具有重大意義。

【關鍵詞】制絲；松散回潮；水分控制模式；控制算法

當前煙草行業競爭激烈，高質量的產品勢必會提高企業競爭力。卷煙制絲工藝是卷煙生產的主要工藝，松散回潮作為制絲過程主要加工工序，其出口水分是影響后續工序產品質量的關鍵質量指標。當前行業內松散回潮出口水分控制主要采用閉環控制和開環控制，閉環控制會根據實時出口水分自動調節加水量，從而控制出口水分，但自動調節存在滯后性且控制算法不能完美消除諸多因素影響；開環控制模式主要根據經驗進行水分調節，即便很好的保證加水總量卻不能保證煙葉水分均勻性，所以建立一種創新性的水分控制模式非常重要，在保證其它質量指標不受影響的前提下，既保證加水總量，又能保證煙葉水分均勻性，從而提高煙葉感官質量，滿足后續工序工藝要求。

1.松散回潮工序簡介

在煙草制絲工藝過程中，制葉絲線一般主要加工工序依次為切片、松散回潮、潤葉加料、切葉絲、烘葉絲、配比加香，然后將成品煙絲輸送至卷包車間。在這個過程中，松散回潮作為制葉絲線始端影響過程產品感官質量的第一道加工工序，其加工質量會影響到后續潤葉加料、切葉絲、烘葉絲等主要工序工藝質量指標穩定性。

松散回潮工藝任務主要是將切片工序后的煙塊進行進一步松散，并對煙片進行連續均勻地增溫和增濕，使其成為具備一定溫度和水分的松軟煙葉，以提高煙片的韌性和耐加工性，為后續工序提供滿足工藝質量要求的煙葉。在切片工序后，煙葉是以干燥煙塊的形態輸送至松散回潮工序，回潮機主要通過程序控制加水系統、熱風循環系統、排潮系統、傳動系統等輸出滿足工藝規定水分、溫度的松散煙片，確保煙葉無結團現象，且感官質量有所提升。

2.松散回潮傳統水分控制模式

以傳統開環控制模式為例，即出口水分變化不參與控制，也就是說PLC程序不能根據來料水分的波動和出口水分的變化進行水分控制。松散回潮對出口水分的控制完全是依靠操作工根據入口水分和出口水分實時變化以及操作經驗來調整加水系數，通過PLC控制調節加水量，最后影響出口物料的水分，PLC并不能根據出口水分實時變化進行出口水分追蹤控制。在這樣的模式下，由于操作工的經驗不同，判斷不準確或者調節不及時，并且調節系數存在一定的滯后性，都會造成出口物料水分的大幅波動，不能保證出口水分穩定性。

另外，關于如何確定出口水分是否影響的問題，可導出歷史數據查看數據曲線，并對照工藝要求計算標偏值。特別注意要分析當前測試環境是否存在一些極為明顯的直接因素或者不穩定環境變量，應首先排除其它外部干擾，在相同的調節下進行試驗測試，對需要人工調節的水分控制系統在測試程序是否合理時應避免人工干預，此時測試數據可通過六西格瑪工具單樣本t檢驗確定出口水分合格率情況，采用折線圖或者相關分析查看波動情況，以確定在當前水分控制模式下是否達到工藝要求，或者明顯存在可提升產品質量的空間。

對于傳統閉環控制模式，雖然PLC能根據出口水分實時變化自動調節加水量從而參與出口水分控制，但其控制算法會受到來料情況、環境溫濕度、煙葉品種、調節滯后等諸多因素影響導致自動控制效果不理想。

若能將以上兩種水分控制模式融合，進行預測控制調節加水量，并采用新的控制算法，將較大程度提高松散回潮工序產品質量指標穩定性，從而更好地滿足后續工序加工要求。

3.松散回潮出口水分控制模式的改進和參數設置

3.1水分控制模式改進

考慮到開環控制模式的人工定量加水和閉環控制模式的自動追蹤加水的差異性，保證預測控制調節不滯后，可將兩種模式進行融合，改進方向為淡化實時出口水分的影響，在入口水分超過工藝規范限時進行微調，在入口水分和PLC程序間形成小范圍閉環控制，即使工藝要求等其它外部條件發生變化也能滿足要求。

也就是說，出口水分實時變化不直接參與到水分控制中，PLC控制程序會根據實時入口水分進行預測加水量微調，操作人員根據頭料出口水分實時變化情況選擇性的進行人工干預控制，在入口水分變化較大且預測控制調節不理想時進行人工干預，從而形成對水分的預測控制。

3.2控制算法改進

傳統模式不能根據不同牌別煙葉進行差異化控制，根據程序控制原理適配控制算法，并設定不同牌別間的調節參數：修正系數，將牌別變化、工藝變化和其它外部條件變化的影響降至最低。

以當前某制絲車間松散回潮工序為例，入口水分變化與加水系數的關系：

當入口水分低于12%且持續8s時，Vtv=Vpv+100（ML-Mpv）*R

當入口水分高于14%且持續8s時，Vtv=Vpv-100（Mpv-MU）*R

其中，Vtv—加水系數理論值

Vpv—加水系數當前值

ML—入口水分下限值（工藝規定為12%）

MU—入口水分上限值（工藝規定為14%）

Mpv—入口水分當前值

R—修正系數（根據實際生產情況可在人機界面修改）

將以上算法寫入PLC，利用PLC的邏輯控制能力進行自動反饋跟蹤調節，形成入口水分值、加水系數理論值和PLC程序三者之間的預測控制系統，并設定人工調節優先（持續60s后轉換為PLC控制），從而在最大程度上減少人工操作導致的波動和誤差，最終達到出口物料水分的穩定和準確。關于修正系數，主要作用是在程序測試期間進行修正，正式運行后縮小不同煙葉牌別、批次、產地、工藝要求等外部條件的差異性，將該值修改端口添加到人機操作界面上，可反復進行修改，直至摸索出最佳設定值即可。

3.3松散回潮機的最佳參數獲取

對程序改進和控制算法完善后，可采用六西格瑪工具找出松散回潮機顯著影響參數，通過DOE試驗設計、響應優化器等工具找出最佳參數組合，以滿足當前工藝要求。

3.4改進后對相關質量指標的影響

在改進實施后的測試階段，務必要檢驗當前改進方式是否影響到其它工藝質量指標，如切葉絲合格率、烘葉絲出口水分均值和標偏等。可采用六西格瑪工具雙樣本t檢驗對改進前后其它質量指標兩組數據進行分析，查看是否導致該質量指標穩定性降低。若該質量指標穩定性低于改進前，應找出其潛在原因，并進行反復測試，直至改進前后其它質量指標無明顯差異即可。

4.結束語

在傳統水分控制模式基礎上，進行改進預測控制，降低人工調節的負面影響，對水分控制提前預測，消除控制滯后性，并且能適應諸多影響因素的變化，從而提高松散回潮出口水分穩定性，滿足后續工序加工工藝要求，進而從源頭提高卷煙產品質量，在企業質量控制和競爭力方面有重大意義。

【參考文獻】

[1]廖常初.S7-300/400PLC應用技術.機械工藝出版社，2012.

[2]于建軍，等.卷煙工藝學.中國農業出版社，2009.