煙草機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷程及發(fā)展方向

李慶連

（廣東梅州煙葉復(fù)烤有限公司，廣東 梅州 514783）

10多年來(lái)，卷煙企業(yè)在追求技術(shù)進(jìn)步的過(guò)程中，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)裝備使制絲生產(chǎn)、打葉復(fù)烤、卷接包的工藝和設(shè)備迅速趕上了國(guó)際先進(jìn)水平，卷煙生產(chǎn)的自動(dòng)化也達(dá)到了較高水平。如今，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化改造的方向是全面實(shí)現(xiàn)企業(yè)自動(dòng)化的特征，是自動(dòng)控制技術(shù)、物流技術(shù)、信息技術(shù)的綜合應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家已逐步實(shí)現(xiàn)的工業(yè)企業(yè)信息化，最初也是從企業(yè)自動(dòng)化起步的，這為我們提供了很好的借鑒。因此卷煙企業(yè)的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)信息化企業(yè)的基礎(chǔ)，自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用是近年來(lái)煙草企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

1 我國(guó)卷煙機(jī)械的現(xiàn)狀

我國(guó)機(jī)械研究制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)近幾年的不懈努力，探索出一條從數(shù)據(jù)采集、跟蹤測(cè)試、對(duì)比分析，到查找問(wèn)題并提供相應(yīng)解決方案的自動(dòng)化方向改進(jìn)提高之路。目前，國(guó)產(chǎn)卷接包主力機(jī)型產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量已達(dá)到國(guó)外同類機(jī)型水平。一是在經(jīng)驗(yàn)積累的基礎(chǔ)上大膽改進(jìn)設(shè)計(jì)，有的充分運(yùn)用新技術(shù)，對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造；二是通過(guò)“十五”技改，新增了高精度進(jìn)口加工中心和大范圍高精三座標(biāo)測(cè)量機(jī)、多功能高精度測(cè)高儀等高精度測(cè)量器具；三是熱處理設(shè)備有了重大技術(shù)改進(jìn)，零件熱處理質(zhì)量水平大幅提高，同時(shí)，由于我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)（原材料工業(yè)）的產(chǎn)品質(zhì)量也有了大幅度提高，從而大大提高了煙機(jī)零件的耐用度；四是煙機(jī)產(chǎn)品的關(guān)鍵部位使用進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)件，并對(duì)國(guó)產(chǎn)配套的外購(gòu)件進(jìn)行了篩選，提高了采購(gòu)質(zhì)量要求，從而大大提高了機(jī)組的穩(wěn)定性與可靠性。

2 我國(guó)卷煙機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代初期我國(guó)卷煙企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，全自動(dòng)的進(jìn)口生產(chǎn)線（設(shè)備）反襯出國(guó)產(chǎn)煙機(jī)設(shè)備在自動(dòng)化水平上與國(guó)際先進(jìn)水平的巨大差距。經(jīng)過(guò)10多年的努力，不斷采用新的自動(dòng)控制技術(shù)，從繼電邏輯控制，到PLC控制，再到集中監(jiān)控，發(fā)展到現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)和管控一體化控制系統(tǒng)，幾次大的跨越迅速縮小了與國(guó)外的差距。20世紀(jì)90年代以前，采用繼電邏輯控制的制絲生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，先后為卷煙企業(yè)提供了20余條繼電邏輯控制的制絲生產(chǎn)線，提高了這些卷煙企業(yè)的制絲生產(chǎn)自動(dòng)化水平。20世紀(jì)90年代初，PLC控制技術(shù)應(yīng)用于打葉復(fù)烤和制絲生產(chǎn)線等，使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，可靠性、穩(wěn)定性提高，卷煙企業(yè)的自動(dòng)化程度逐步接近世界同行業(yè)水平。隨著技術(shù)水平的不斷提高，集中監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)用于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線和物流系統(tǒng)中，為生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理提供了現(xiàn)代化的管理手段；先后為卷煙企業(yè)提供了10多套集中監(jiān)控系統(tǒng)，并采用現(xiàn)場(chǎng)操作站系統(tǒng)取代了電控柜上的大量指示燈、操作按鈕、模擬顯示屏等，極大地方便了現(xiàn)場(chǎng)的操作、查詢、維修等。根據(jù)企業(yè)的信息網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展要求，形成了管控一體化控制系統(tǒng)，提出車間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的基本構(gòu)架，為車間數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理及卷煙企業(yè)信息集成奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)末，基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，將目前世界最先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用于卷煙企業(yè)，現(xiàn)已為卷煙企業(yè)提供了近10條基于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制系統(tǒng)。

3 卷煙機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向

為保持和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，卷煙企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步必須與國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)保持同步。從國(guó)際自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，工業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)過(guò)程控制提出了更高的要求、同時(shí)新技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的應(yīng)用也為工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展提供了條件。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等信息技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)正逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能化。在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更優(yōu)化的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在硬件方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用可靠性更高、速度更快、配置更靈活的控制器、通訊模塊、開(kāi)發(fā)維護(hù)工具等；在軟件方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工業(yè)控制組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)管理軟件、通訊軟件、故障的自動(dòng)診斷軟件和強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具軟件等。在工業(yè)過(guò)程控制中實(shí)現(xiàn)分散控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控，系統(tǒng)故障的自動(dòng)診斷，友好的人機(jī)對(duì)話接口，生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、長(zhǎng)期保存和追溯等，并逐步向成為企業(yè)信息集成的子系統(tǒng)過(guò)渡已成為工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)正在發(fā)展的方向。

4 卷煙機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展要求

結(jié)合工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，卷煙企業(yè)的自動(dòng)控制技術(shù)有以下幾方面的新要求：

4.1 網(wǎng)絡(luò)化。每種工業(yè)產(chǎn)品從原材料到成品的制造過(guò)程要經(jīng)過(guò)十幾道，甚至上百道工序才能完成，一條工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線需要幾十臺(tái)，甚至上百臺(tái)設(shè)備組成，某些制造工藝復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品需要分成若干條生產(chǎn)線才能完成，控制的對(duì)象十分分散。對(duì)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)而言，必須將工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線分解為若干個(gè)控制子系統(tǒng)，但這些獨(dú)立的控制子系統(tǒng)之間如不進(jìn)行有效協(xié)調(diào)、集中監(jiān)控管理，整個(gè)生產(chǎn)線就無(wú)法正常生產(chǎn)。網(wǎng)絡(luò)化就是將各個(gè)控制子系統(tǒng)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)交換聯(lián)系，并實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，相互協(xié)調(diào)生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量參數(shù)，接受管理人員的工作指令；還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多條生產(chǎn)線的集中監(jiān)控管理，合理調(diào)配各項(xiàng)生產(chǎn)要素，最大限度地降低制造成本。這就是建立在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上的集散型控制系統(tǒng)。

4.2 智能化。在復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，各控制子系統(tǒng)的控制任務(wù)重、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不可能通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)集中控制，控制子系統(tǒng)必須獨(dú)立完成控制任務(wù)，并向中控傳送控制狀態(tài)、控制參數(shù)、報(bào)警信息等，接受中控指令。另外工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)具有預(yù)警提示、故障尋跡提示、輔助決策等智能功能?？刂破?、檢測(cè)設(shè)備的智能化才能使工業(yè)過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)真正的集散控制。工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化減少了人工干預(yù)，但需要人工調(diào)度指令、維護(hù)保養(yǎng)、分析決策等，因此仍需要人機(jī)接口；同時(shí)系統(tǒng)的智能化使人工工作量大大減少，信息量大大增加，需要表達(dá)清晰，操作簡(jiǎn)便、友好的人機(jī)接口，提高人員的參與程度和工作興趣。開(kāi)發(fā)具有大屏幕顯示、動(dòng)態(tài)指示、實(shí)物動(dòng)畫(huà)、人機(jī)對(duì)話等功能的更加友好的人機(jī)接口也是智能化的方向。

4.3 數(shù)字化。在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中有許多控制變量需要處理，傳統(tǒng)的模擬量傳輸精度低、抗干擾能力差，影響控制回路的控制精度；同時(shí)數(shù)據(jù)采集量不準(zhǔn)確會(huì)影響數(shù)據(jù)處理及科學(xué)分析，檢測(cè)器、傳感器、執(zhí)行器、控制器的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)精確控制和科學(xué)分析的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化使控制系統(tǒng)的配置簡(jiǎn)潔靈活，滿足生產(chǎn)過(guò)程的精確控制，便于生產(chǎn)工藝的調(diào)整，滿足多品種小批量生產(chǎn)的需要，適應(yīng)柔性化生產(chǎn)和敏捷制造的潮流。近10年來(lái)國(guó)產(chǎn)煙草成套設(shè)備由于采用了先進(jìn)的控制技術(shù)和控制器件，電控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性和控制精度得到了很大的提高，并且隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，電控系統(tǒng)的操作性和數(shù)據(jù)采集處理能力也大大提高。只要卷煙企業(yè)和煙機(jī)企業(yè)共同把握自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合煙草行業(yè)的實(shí)際需要，就能與國(guó)際先進(jìn)水平保持同步。

[1]姚二民.卷煙機(jī)械[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005.

[2]李攀，張家毅.煙草科技[J]，2002，（2）.