打叶复烤自动化精准配方投料设备的设计与应用

打叶复烤自动化精准配方投料设备的设

计与应用2贵州烟叶复烤有限责任公司贵州贵阳550000摘要：烟草企业安全生产管理信息系统的设计与实现，可以大大降低安全隐患，提高烟草企业的管理质量。本文对烟草企业的安全生产进行了全面的分析，进而探讨了烟草企业生产管理信息系统的设计与实现。关键词：打叶复烤；自动化；精准投料；均质化引言大数据技术与烟草动力设备的全面融合，动力设备自动化水平逐步提高，推动了烟草行业发展新常态，也推动了烟草设备的智能化控制和管理，为整体生产效率的提升奠定了基础。1系统设计1.a.系统组成设备主体分为两个部分，投料控制单元和自动化进料装置。投料控制单元是设备控制中枢，负责对自动投料设备下达工作指令以及收集反馈信息；自动化进料装置负责执行投料指令，实现配方烟叶自动投料，均匀混配。1.2粉料自动投料装置组成设计采用行业先进的3D视觉扫描成像技术，引导工业机器人智能、自主地定位抓取料袋，配合拆包机、输送机、废袋收集桶等单元设备完成自动投料作业任务。粉料自动投料装置由拆垛模块、小型拆包机、输送模块、废袋收集模块、安全防护模块及自动控制模块等组成。1.3投料控制单元投料控制单元主要由控制中心、控制平台、称重器、通信器组成，图1为该单元的结构示意图。通信器接收到投料信息后，将其发送至控制中心，控制中心根据投料信息、投料工位数计算投料轮次，并依据投料种类和投料轮次对各工位对应的控制平台下达具体投料指令，称重器对各工位的投料进行称重，并将重量信息实时反馈至控制平台，同时将流量信息发送至显示器，视频监控设备实时显示投料情况。在实时检测、调控中，实现配方投料的在线设计、自动投料的精准执行、投料精度的在线反馈，减少投料失误。1.43D视觉识别系统利用结构光三维成像原理，3D视觉识别系统可快速对料袋进行三维扫描定位，获取料袋的3D空间位置数据。它由3D相机、3D控制器、显示器、键盘、鼠标等组成，3D相机安装于机器人末端，引导机器人准确定位并抓取料袋。1.5硬件设计系统使用的电流为220V，经过MP175电源转换单元将电压降为6V左右，然后给LED恒流驱动单元和光电模块进行供电，STM32单片机、迪文屏和openMV模块需要保证用电的安全性，因此，其都采用隔离电源；整个控制系统的核心是STM32单片机，其内部带有高级定时器和多路串口通信接口，并且可以产生高精度的伺服电机，可与迪文屏和openMV进行通信；而且在连接上都加入了光耦隔离芯片，可以防止干扰信号造成的四级与损毁。1.6设备工作模式的实现为实现多等级配方投料，此自动化精准配方投料设备设置为并联单元，假定使用6台投料设备，在并联结构下，物料走向逆向排序分别为6、5、4、3、2、1，各模块原烟经各自动化进料装置进行自动投料，通过定量喂料，连续均匀地落入汇总皮带处，如图2汇总皮带7。设备运行后，1号投料设备布料至汇总皮带，物料经汇总皮带运送至2号投料设备下方时，2号投料设备开始布料，直至6号投料设备布料开始，在并联结构下，最终汇总皮带输出截面为6台投料设备所投物料的完整组合，实现层铺式输出。该设备能消除人工投料不确定因素的影响，实现自动化精准投料，且物料的层铺式输出使各等级烟叶在投料阶段就能完成初次预混，混配均匀度高，可有效提升配方打叶的精准度和混配的均匀性。设备机械手通过模拟人工，对烟框内不同方向、不同位置的烟叶进行抓取作业，使烟框内烟叶在抓取作业时得到松散，达到框内烟叶初混的效果，与翻箱喂料等其它自动化投料生产手段相比，投料颗粒度极大地减小，在提升投料自动化水平的基础上保证了投料的颗粒度，更有利于烟叶均匀混配。IiIlHuE5WR2IiIlHuE5WR22出山硕口111?［心吟曲*1愤2应用效果2.1应用效果（1）系统运行稳定，避免了由于电液推杆故障造成的无法加料或滑料的现象，保障自动化冶炼及生产的需要；（2）闸门关闭紧密，避免了由于闸门开关不到位而出现的扬尘、冒烟、冒火等安全、环保事件的发生。2.2大数据分析流程首先，在数据抽取阶段获取合同主题表、合同制程表、合同各工序工艺参数表、公共参数表、全流程工序主题表等，抓取多年的合同信息、质量设计信息、物料实际生产信息的数据。其次，针对获取的海量数据，通过数据评估判断对异常数据清洗，评估异常数据；除了异常值处理外，还要进一步完成数据清洗，包括空值处理、数据合并、数据白化等；接着，需要完成数据探索性分析，进行数据降维等，即对获取的有效数据，利用描述性统计分析等方法，挖掘数据的类型、统计特征和分布等情况。第三是特征工程，即利用机器学习分析对成材率影响的重要因素，保证模型效果，减小模型复杂度，提高模型精准度。通过决策树和xgboost算法完成的特征重要性排序，从中剔除不重要因子，找到影响投料系数的关键值。第四，在采用决策树训练模型过程中，通过程序设置合理的剪枝参数，并提取规则形成推荐投料系数表。最后，监控当前各机组标准投料系数应用实绩，并从投料量、合同欠量等维度展示当前投料系数应用情况；按工序分机组进行对比展示，并基于判异规则对投料系数异常进行提醒，定时或人工触发推荐方案更新；在线增加自学习功能，对大数据分析获得的投料系数进行在线动态调整，完善智能控制模型。2.3考核评价系统设计烟草企业还应建设考核评价系统。传统的考核评价一般由人工来完成，过程过于繁杂，效率低下。为了促进烟草安全生产的落实，在系统中加装安全生产考核系统是十分必要的。考核系统设计过程中，设计人员应当依据相关法律法规与生产安全细则对系统进行合理的设计，还应当加装责任分析系统，明确各生产环节各部门所应当肩负起的安全生产责任，根据责任的划分自动对各部门进行评价，确保评价的客观性与公正性。在管理系统中加入考核评价系统既能够使烟草企业进行自查，同时也方便上级领导的巡查，提高了烟草企业对安全生产工作的重视程度，保障了烟草生产的安全性。3结论结果表明，精密自动化配方进料设备运行良好，能够根据设计流程完成进料任务，进料流程在1.5%小时内波动，流动稳定，受外部环境和精密自动化配方进料设备通过配方烟叶层进料实现原料预制备，混合均匀误差约为0.2%，手动进料不确定，混合均匀误差为精密自动化配方进料设备烹饪后卷烟和碱的CV值比手工进料低0.68%，对叶片再生均匀化过程有很大贡献；以天昌餐饮厂的生产线为例，自动化精密进料设备全面投入使用后，将大幅提高图纸恢复的机械化和自动化水平，减少每天200名工人的使用，每年节省200万元的成本。结束语综上所述，随着大数据技术的熟练应用，烟草企业动力设备逐渐向自动化和智能化方向发展，进一步提升了烟草企业的生产效率，促进其现代化管理水平。要结合动力设备自动化控制系统运行故障问题，采取精准化的解决策略，保障动力设备自动化控制系统的可靠性运行，强化人员自动化控制能力，保障烟草企业综合实力的提升，为其长远发展奠定基础。参考文献林强.卷烟厂RFID信息管理系统[J].自动化博览,2020(03):74-75.胥强.烟草行业工业网络安全解决方案[J].自动化博览,2019(12):78-80.熊竹.烟草设备自动化系统