【摘 要】對(duì)松散回潮水分控制模式進(jìn)行改進(jìn)，提出新的控制算法，并找出最佳參數(shù)組合，對(duì)提高出口水分穩(wěn)定性和提升產(chǎn)品質(zhì)量具有重大意義。

【關(guān)鍵詞】制絲；松散回潮；水分控制模式；控制算法

當(dāng)前煙草行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，高質(zhì)量的產(chǎn)品勢(shì)必會(huì)提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。卷煙制絲工藝是卷煙生產(chǎn)的主要工藝，松散回潮作為制絲過(guò)程主要加工工序，其出口水分是影響后續(xù)工序產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)松散回潮出口水分控制主要采用閉環(huán)控制和開環(huán)控制，閉環(huán)控制會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)出口水分自動(dòng)調(diào)節(jié)加水量，從而控制出口水分，但自動(dòng)調(diào)節(jié)存在滯后性且控制算法不能完美消除諸多因素影響；開環(huán)控制模式主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行水分調(diào)節(jié)，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(chuàng)新性的水分控制模式非常重要，在保證其它質(zhì)量指標(biāo)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(zhì)量，滿足后續(xù)工序工藝要求。

1.松散回潮工序簡(jiǎn)介

在煙草制絲工藝過(guò)程中，制葉絲線一般主要加工工序依次為切片、松散回潮、潤(rùn)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(gè)過(guò)程中，松散回潮作為制葉絲線始端影響過(guò)程產(chǎn)品感官質(zhì)量的第一道加工工序，其加工質(zhì)量會(huì)影響到后續(xù)潤(rùn)葉加料、切葉絲、烘葉絲等主要工序工藝質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定性。

松散回潮工藝任務(wù)主要是將切片工序后的煙塊進(jìn)行進(jìn)一步松散，并對(duì)煙片進(jìn)行連續(xù)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(xù)工序提供滿足工藝質(zhì)量要求的煙葉。在切片工序后，煙葉是以干燥煙塊的形態(tài)輸送至松散回潮工序，回潮機(jī)主要通過(guò)程序控制加水系統(tǒng)、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、排潮系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等輸出滿足工藝規(guī)定水分、溫度的松散煙片，確保煙葉無(wú)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，且感官質(zhì)量有所提升。

2.松散回潮傳統(tǒng)水分控制模式

以傳統(tǒng)開環(huán)控制模式為例，即出口水分變化不參與控制，也就是說(shuō)PLC程序不能根據(jù)來(lái)料水分的波動(dòng)和出口水分的變化進(jìn)行水分控制。松散回潮對(duì)出口水分的控制完全是依靠操作工根據(jù)入口水分和出口水分實(shí)時(shí)變化以及操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)調(diào)整加水系數(shù)，通過(guò)PLC控制調(diào)節(jié)加水量，最后影響出口物料的水分，PLC并不能根據(jù)出口水分實(shí)時(shí)變化進(jìn)行出口水分追蹤控制。在這樣的模式下，由于操作工的經(jīng)驗(yàn)不同，判斷不準(zhǔn)確或者調(diào)節(jié)不及時(shí)，并且調(diào)節(jié)系數(shù)存在一定的滯后性，都會(huì)造成出口物料水分的大幅波動(dòng)，不能保證出口水分穩(wěn)定性。

另外，關(guān)于如何確定出口水分是否影響的問(wèn)題，可導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)查看數(shù)據(jù)曲線，并對(duì)照工藝要求計(jì)算標(biāo)偏值。特別注意要分析當(dāng)前測(cè)試環(huán)境是否存在一些極為明顯的直接因素或者不穩(wěn)定環(huán)境變量，應(yīng)首先排除其它外部干擾，在相同的調(diào)節(jié)下進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)需要人工調(diào)節(jié)的水分控制系統(tǒng)在測(cè)試程序是否合理時(shí)應(yīng)避免人工干預(yù)，此時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)可通過(guò)六西格瑪工具單樣本t檢驗(yàn)確定出口水分合格率情況，采用折線圖或者相關(guān)分析查看波動(dòng)情況，以確定在當(dāng)前水分控制模式下是否達(dá)到工藝要求，或者明顯存在可提升產(chǎn)品質(zhì)量的空間。

對(duì)于傳統(tǒng)閉環(huán)控制模式，雖然PLC能根據(jù)出口水分實(shí)時(shí)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)加水量從而參與出口水分控制，但其控制算法會(huì)受到來(lái)料情況、環(huán)境溫濕度、煙葉品種、調(diào)節(jié)滯后等諸多因素影響導(dǎo)致自動(dòng)控制效果不理想。

若能將以上兩種水分控制模式融合，進(jìn)行預(yù)測(cè)控制調(diào)節(jié)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(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定性，從而更好地滿足后續(xù)工序加工要求。

3.松散回潮出口水分控制模式的改進(jìn)和參數(shù)設(shè)置

3.1水分控制模式改進(jìn)

考慮到開環(huán)控制模式的人工定量加水和閉環(huán)控制模式的自動(dòng)追蹤加水的差異性，保證預(yù)測(cè)控制調(diào)節(jié)不滯后，可將兩種模式進(jìn)行融合，改進(jìn)方向?yàn)榈瘜?shí)時(shí)出口水分的影響，在入口水分超過(guò)工藝規(guī)范限時(shí)進(jìn)行微調(diào)，在入口水分和PLC程序間形成小范圍閉環(huán)控制，即使工藝要求等其它外部條件發(fā)生變化也能滿足要求。

也就是說(shuō)，出口水分實(shí)時(shí)變化不直接參與到水分控制中，PLC控制程序會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)入口水分進(jìn)行預(yù)測(cè)加水量微調(diào)，操作人員根據(jù)頭料出口水分實(shí)時(shí)變化情況選擇性的進(jìn)行人工干預(yù)控制，在入口水分變化較大且預(yù)測(cè)控制調(diào)節(jié)不理想時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)，從而形成對(duì)水分的預(yù)測(cè)控制。

3.2控制算法改進(jìn)

傳統(tǒng)模式不能根據(jù)不同牌別煙葉進(jìn)行差異化控制，根據(jù)程序控制原理適配控制算法，并設(shè)定不同牌別間的調(diào)節(jié)參數(shù)：修正系數(shù)，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(dāng)前某制絲車間松散回潮工序?yàn)槔?，入口水分變化與加水系數(shù)的關(guān)系：

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

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

其中，Vtv—加水系數(shù)理論值

Vpv—加水系數(shù)當(dāng)前值

ML—入口水分下限值（工藝規(guī)定為12%）

MU—入口水分上限值（工藝規(guī)定為14%）

Mpv—入口水分當(dāng)前值

R—修正系數(shù)（根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況可在人機(jī)界面修改）

將以上算法寫入PLC，利用PLC的邏輯控制能力進(jìn)行自動(dòng)反饋跟蹤調(diào)節(jié)，形成入口水分值、加水系數(shù)理論值和PLC程序三者之間的預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，并設(shè)定人工調(diào)節(jié)優(yōu)先（持續(xù)60s后轉(zhuǎn)換為PLC控制），從而在最大程度上減少人工操作導(dǎo)致的波動(dòng)和誤差，最終達(dá)到出口物料水分的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。關(guān)于修正系數(shù)，主要作用是在程序測(cè)試期間進(jìn)行修正，正式運(yùn)行后縮小不同煙葉牌別、批次、產(chǎn)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(jī)操作界面上，可反復(fù)進(jìn)行修改，直至摸索出最佳設(shè)定值即可。

3.3松散回潮機(jī)的最佳參數(shù)獲取

對(duì)程序改進(jìn)和控制算法完善后，可采用六西格瑪工具找出松散回潮機(jī)顯著影響參數(shù)，通過(guò)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)優(yōu)化器等工具找出最佳參數(shù)組合，以滿足當(dāng)前工藝要求。

3.4改進(jìn)后對(duì)相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)的影響

在改進(jìn)實(shí)施后的測(cè)試階段，務(wù)必要檢驗(yàn)當(dāng)前改進(jìn)方式是否影響到其它工藝質(zhì)量指標(biāo)，如切葉絲合格率、烘葉絲出口水分均值和標(biāo)偏等?？刹捎昧鞲瘳敼ぞ唠p樣本t檢驗(yàn)對(duì)改進(jìn)前后其它質(zhì)量指標(biāo)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查看是否導(dǎo)致該質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定性降低。若該質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定性低于改進(jìn)前，應(yīng)找出其潛在原因，并進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，直至改進(jìn)前后其它質(zhì)量指標(biāo)無(wú)明顯差異即可。

4.結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)水分控制模式基礎(chǔ)上，進(jìn)行改進(jìn)預(yù)測(cè)控制，降低人工調(diào)節(jié)的負(fù)面影響，對(duì)水分控制提前預(yù)測(cè)，消除控制滯后性，并且能適應(yīng)諸多影響因素的變化，從而提高松散回潮出口水分穩(wěn)定性，滿足后續(xù)工序加工工藝要求，進(jìn)而從源頭提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量，在企業(yè)質(zhì)量控制和競(jìng)爭(zhēng)力方面有重大意義。

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