一种羽绒水洗控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及羽绒水洗加工技术领域，具体的说是一种羽绒水洗控制系统及控制方法。

背景技术

与羊绒、羊毛和棉花相比，羽绒具有更好的保暖性。鸭鹅屠宰场产出的原料毛一般附着有砂土、灰尘、血污、粪便、油脂等，需要经过水洗处理，产出无异味、蓬松性好、透明度高，且具有一定防水性的羽绒，供进一步加工为羽绒服、羽绒被等羽绒制品。

羽绒水洗过程通常包括洗涤、脱水、烘干、冷却、分拣五个环节。其中洗涤环节分为预洗、洗涤、漂洗三个步骤，根据原料毛的含绒量、油脂量等条件确定洗涤次数、水温和时间。

目前，大部分羽绒水洗工厂依托工业控制设备PLC(可编程逻辑控制器)控制器实现了各生产环节的半自动化，一定程度上提高了工作效率，车间师傅将生产过程及各环节控制参数设置在PLC控制器中，完成羽绒水洗加工。由于不同鹅鸭养殖场、不同季节产出的鹅鸭原料毛品质(比如油脂量、含绒量、杂质情况等)有差异，车间师傅会根据个人经验调整洗涤剂剂量，洗涤和漂洗次数及时长，水温和气压，除臭剂种类等，对于同样分量的原料毛，经过加工后，产出的羽绒重量和品质存在较大波动，比如1-3箱高分值羽绒产量低，甚至加工完成后发现羽绒存在异味，透明度不高，蓬松度不好等情况，影响产品价格，同时，可能造成工厂水、电、蒸汽能源的不合理利用。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种羽绒水洗控制系统及控制方法，能够在给定的生产资料和现有的生产状态下，实现最佳的产量，有效提升经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种羽绒水洗控制系统，包括：数据采集单元，用于采集和记录生产资料数据，以及用于从水洗生产系统中获取和记录生产状态数据；

数据分析单元，用于根据生产资料数据和生产状态数据和生成最优控制参数；

数据控制单元，用于从数据分析单元获取最优控制参数，并且将最优控制参数输出到水洗生产系统中。

作为上述羽绒水洗控制系统的进一步优化：所述系统还包括人机交互单元，用于展示最优控制参数。

一种羽绒水洗控制方法，基于上述的一种羽绒水洗控制系统，所述方法包括如下步骤：通过数据采集单元采集和记录生产资料数据，生产资料数据包括原料数据、设备数据和人员数据；

通过数据采集单元从水洗生产系统中获取和记录生产状态数据；

通过数据分析单元基于设备数据和人员数据生成约束条件、基于原料数据生成目标产量数据；通过数据分析单元综合约束条件和目标产量数据生成目标控制数据；

通过数据分析单元根据目标控制数据和生产状态数据生成最优控制参数，并且发送给数据控制单元；

通过数据控制单元控制水洗生产系统运行。

作为上述羽绒水洗控制方法的进一步优化：所述生产状态数据包括设备特性数据和设备产能数据。

作为上述羽绒水洗控制方法的进一步优化：所述约束条件包括多个约束因素和用于调整约束因素的约束权重，所述目标产量数据包括多个目标产量因素和用于调整目标产量因素的产量权重。

作为上述羽绒水洗控制方法的进一步优化：目标控制数据的生成方法为：y

对y

作为上述羽绒水洗控制方法的进一步优化：目标控制数据的具体生成方法包括如下步骤：

确定x

设定初始可行目标值y

根据x

当y

重复上述过程，直到确定最优解X

作为上述羽绒水洗控制方法的进一步优化：生成最优控制参数的方法为：将最优生产序号z’与生产状态数据进行拟合，得到最优控制参数。

有益效果：本发明能够结合生产资料数据和生产状态数据，生成水洗生产系统的最优控制参数，使水洗生产系统能够在给定的生产资料和现有的生产状态下，实现最佳的产量，有效提升经济效益。

附图说明

图1是本发明控制系统的结构框图；

图2是本发明控制方法的流程图；

图3是本发明控制方法的实施过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种羽绒水洗控制系统，包括数据采集单元、数据分析单元、数据控制单元、数据传输单元和人机交互单元。

数据采集单元，用于采集和记录生产资料数据，以及用于从水洗生产系统中获取和记录生产状态数据。

数据分析单元，用于根据生产资料数据和生产状态数据和生成最优控制参数。

数据控制单元，用于从数据分析单元获取最优控制参数，并且将最优控制参数输出到水洗生产系统中。

数据传输单元，用于传输各项数据。

人机交互单元，用于展示最优控制参数。

在使用时，首先由数据采集单元采集和记录生产资料数据以及生产状态数据，然后由数据分析单元根据生产资料数据和生产状态数据生成最优控制参数，并且发送给数据控制单元和人机交互单元，数据控制单元根据最优控制参数对水洗生产系统进行控制，人机交互单元展示最优控制参数给工作人员。

本发明的控制系统，能够结合生产资料数据和生产状态数据，生成水洗生产系统的最优控制参数，使水洗生产系统能够在给定的生产资料和现有的生产状态下，实现最佳的产量，有效提升经济效益。

请参阅图2，本发明进一步提供一种羽绒水洗控制方法，基于上述的一种羽绒水洗控制系统，所述方法包括如下步骤。

S1、通过数据采集单元采集和记录生产资料数据，生产资料数据包括原料数据、设备数据和人员数据。

S2、通过数据采集单元从水洗生产系统中获取和记录生产状态数据，生产状态数据包括设备特性数据和设备产能数据。采集到的设备特性数据可以通过第一数据表记录，第一数据表包括多个第一数据条目，第一数据条目的内容包括生产序号、生产线号、车间主任、生产日期、原料来源、预洗时长、预洗水温、洗涤时长、洗涤水温、洗涤剂量、加入时刻、漂洗时长、漂洗水温、漂洗剂量、加入时刻、低脱时长、低脱转速、高脱时长、高脱转速、烘干压力、烘干温度、烘干时长、除臭剂量、加入时刻、抗静剂量、加入时刻、冷却温度、冷却时长、当天气温、当天湿度、耗电量、耗水量、耗蒸汽量，第一数据条目的各个内容均属于本领域的现有技术，在实施时可以根据现有设备的实际情况确定合适的内容数量和参数范围，采集到的设备产能数据可以通过第二数据表记录，第二数据表包括多个第二数据条目，第二数据条目的内容包括一箱产量、二箱产量、三箱产量、四箱产量、五箱产量和六箱产量，第二数据条目的各个内容均属于本领域的现有技术，在实施时可以根据现有设备的实际情况确定合适的内容数量和参数范围。一个第一数据条目和一个第二数据条目可以合并为一组，每一组设置一个生产状态序号，一组的第一数据条目和第二数据条目直接对应现有的水洗生产系统中PLC控制器的控制参数，属于本领域的现有技术，在此不再赘述。

S3、通过数据分析单元基于设备数据和人员数据生成约束条件、基于原料数据生成目标产量数据。约束条件包括多个约束因素和用于调整约束因素的约束权重，所述目标产量数据包括多个目标产量因素和用于调整目标产量因素的产量权重。

S4、通过数据分析单元综合约束条件和目标产量数据生成目标控制数据。

目标控制数据的生成方法为：y

S41、确定x

S42、设定初始可行目标值y

S43、根据x

S44、当y

S45、重复上述过程，直到确定最优解X

S5、通过数据分析单元根据目标控制数据和生产状态数据生成最优控制参数，并且发送给数据控制单元。生成最优控制参数的方法为：将最优生产序号z’与生产状态数据进行拟合，得到最优控制参数。具体地说，因为生产状态序号与水洗生产系统中PLC的控制参数是直接对应的，因此将最优生产序号z’与生产状态序号进行比较，选择与最优生产序号z’拟合的一个生产状态序号所对应的控制参数为最优控制参数，即可控制水洗生产系统运行，对羽绒进行水洗。

S6、通过数据控制单元控制水洗生产系统运行。

以下提供三个实施例对本发明做进一步说明。

实施例一。

以1-3箱羽绒产量为重点正向期望目标，耗电量、耗水量和耗蒸汽量为重点负向期望目标。

步骤1：设置1箱权值w1＝30000，2箱权值w2＝15000，3箱权值w3＝10000，4箱权值w4＝0，5箱权值w5＝0，6箱权值w6＝0，耗电量权值w7＝-10，耗电量权值w8＝0，耗蒸汽量权值w9＝0，耗电量权值w10＝0，耗蒸汽量权值w11＝0，耗电量权值w12＝0，耗蒸汽量权值w13＝0。

步骤2：从生产数据表中筛选出1箱产量排名前50的生产数据表项，得到table1。

步骤3：设置初始可行解y

步骤4：遍历table1，依次把1-6箱羽绒和羽毛片的重量，即x1～x6，资源消耗量，比如耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量等，即x7～x13代入目标函数y，得到当前可行解y

步骤5：比较y

步骤6：如果遍历table1完成，则生产序号z对应的行即为所求目标。

table1的生产序号z所在行的控制参数即为所求最佳控制参数，1-6箱羽绒和羽毛片的重量即为预期产量，耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量即为预计资源消耗量。

实施例二。

以1箱羽绒产量为重点正向期望目标，耗电量为重点负向期望目标。

步骤1：设置1箱权值w1＝30000，2箱权值w2＝0，3箱权值w3＝0，4箱权值w4＝0，5箱权值w5＝0，6箱权值w6＝0，耗电量权值w7＝-10，耗电量权值w8＝0，耗蒸汽量权值w9＝0，耗电量权值w10＝0，耗蒸汽量权值w11＝0，耗电量权值w12＝0，耗蒸汽量权值w13＝0。

步骤2：从生产数据表中筛选出1箱产量排名前200的生产数据表项，得到table1。

步骤3：设置初始可行解y

步骤4：遍历table1，依次把1-6箱羽绒和羽毛片的重量，即x1～x6，资源消耗量，比如耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量等，即x7～x13代入目标函数y，得到当前可行解y

步骤5：比较y

步骤6：如果遍历table1完成，则生产序号z对应的行即为所求目标。

table1的生产序号z所在行的控制参数即为所求最佳控制参数，1-6箱羽绒和羽毛片的重量即为预期产量，耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量即为预计资源消耗量。

实施例三。

以1-6箱羽绒产量为重点正向期望目标，耗电量为重点负向期望目标。

步骤1：设置1箱权值w1＝30000，2箱权值w2＝20000，3箱权值w3＝15000，4箱权值w4＝10000，5箱权值w5＝50000，6箱权值w6＝20000，耗电量权值w7＝-10，耗电量权值w8＝0，耗蒸汽量权值w9＝0，耗电量权值w10＝0，耗蒸汽量权值w11＝0，耗电量权值w12＝0，耗蒸汽量权值w13＝0。

步骤2：从生产数据表中筛选出1箱产量排名前200的生产数据表项，得到table1。

步骤3：设置初始可行解y

步骤4：遍历table1，依次把1-6箱羽绒和羽毛片的重量，即x1～x6，资源消耗量，比如耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量等，即x7～x13代入目标函数y，得到当前可行解y

步骤5：比较y

步骤6：如果遍历table1完成，则生产序号z对应的行即为所求目标。

table1的生产序号z所在行的控制参数即为所求最佳控制参数，1-6箱羽绒和羽毛片的重量即为预期产量，耗电量、耗水量、耗蒸汽量、洗涤剂量、漂洗剂量、除臭剂量、抗静电剂量即为预计资源消耗量。

基于上述三个实施例，在某羽绒加工企业进行实际生产后，经过验证，采用本发明后为该企业节约电能10％左右，节约水量7％左右，节约蒸汽量5％左右，羽绒/羽毛片综合产出提升10％。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。