關于超高速煙草包裝機械過程控制的特點分析

李鵬信

摘要：我國由于人口基數多，所以對于煙草的需求量也巨大，而超高速煙草包裝機械的應用正是為了滿足這種社會需求。煙草包裝機械要將商標、內襯紙、鋁箔紙、煙支、透明塑料紙、封口線以及包裝膠按照已經規(guī)定好的制作流程進行加工，從而完成一條完整的煙。在這個過程中，自動化控制系統(tǒng)就發(fā)揮了巨大作用。傳統(tǒng)的PLC、FZ的控制技術已經不能滿足煙草包裝高速化、精簡化的需要。基于此，本文首先探討了煙草包裝機械控制的發(fā)展過程，再分析了以ZB48包裝機組為例的控制特點，最后探討了在進行煙草包裝機械控制過程中所要處理的問題。

關鍵詞：超高速;煙草包裝機械;控制;特點

引言：

因為我國人口基數較大，煙草的消耗量也同樣龐大，所以社會上生產煙草的企業(yè)也在不斷增多。對于生產煙草的企業(yè)來說，想要在煙草市場站穩(wěn)腳跟，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就要通過不斷提高自身的生產效率才可以實現(xiàn)。目前很多煙草生產企業(yè)所使用的設備以及技術相對以往來說更專業(yè)，能夠實現(xiàn)超高速煙草包裝，從而滿足社會龐大的需求量。但是在生產以及研發(fā)的過程當中依然存在一些問題有待解決，這就需要管理人員能夠詳細分析自身企業(yè)生產的控制系統(tǒng)的特點，從而優(yōu)化控制方案。本文著重分析了煙草包裝機械過程控制的特點，通過提高包裝的速度和質量，來提高整體的煙草企業(yè)生產效率。

一、煙草包裝控制技術的發(fā)展過程

煙草包裝的過程控制技術集合了檢測技術、控制技術、信息技術等一起的生產技術，在煙草進行生產的過程中進行在線控制、檢測以及優(yōu)化工作，將原材料加工成為可以銷售的產品。過程控制技術可以保證產品生產過程的安全性和穩(wěn)定性，盡量減少原料浪費的情況。在二十世紀四十年代，國外一家公司就開始應用過程控制系統(tǒng)，現(xiàn)如今已經有了八十多年的歷史。在這幾十年的發(fā)展過程中，雖然該控制系統(tǒng)的測量設備以及控制的原理沒有明顯變化，但是它的信號轉換以及控制設備都得到了巨大改善。由于科學技術愈加完善，各類電子信息技術被廣泛應用到社會的方方面面，在煙草包裝過程控制這里，以現(xiàn)場總線控制體系和集散控制為代表的過程控制也在不斷朝著網絡智能化發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)的應用同樣也經歷了很長實踐，因為很多系統(tǒng)控制的商家希望其他廠家可以將兩者的產品進行融合統(tǒng)一，從而在生產過程中賺取更多的利潤。一直到了OPC服務器出現(xiàn)，以PC為代表的硬件控制器、工業(yè)軟硬件連接開始應用才使互聯(lián)成為可能。不斷發(fā)展的信息技術使得原本封閉的控制系統(tǒng)開始打開，直到現(xiàn)在技術逐漸成熟[1]。

二、ZB48包裝機組過程控制特點

（一）實現(xiàn)開放化自動處理

ZB48包裝機組的總線控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)都是采用了德國的產品，它的驅動控制體系以及伺服控制體系都是利用兩家不同的德國本土企業(yè)所生產出來的變頻器。ZB48包裝機組的電氣控制體系有效應用BECK-HOFF系統(tǒng)，該系統(tǒng)在PC控制技術的基礎上加上了開放性的特點，實現(xiàn)開放化自動控制。PC控制體系能夠快速處理傳輸的信息，其精確度較高，能夠同時整合運動控制、人機界面以及PLC與一體，從而實現(xiàn)集中控制較為復雜的電控系統(tǒng)。PC控制系統(tǒng)是機組處理電氣控制的核心，它能夠根據傳感器輸送的信息進行集中處理并且轉換，按照一定的程序給所要執(zhí)行的機構發(fā)出消息。在機組當中，其控制和處理信息的硬件性能高、較穩(wěn)定，同時還可以結合SERCOS總線、TCP/IP協(xié)議等多種通訊協(xié)約。IPC的人機界面功能多樣，可以實現(xiàn)多級管理控制、多個參數，從而讓操作系統(tǒng)更加方便地處理數據和管理數據[2]。

（二）實現(xiàn)集合多個控制系統(tǒng)

由于ZB48的開發(fā)公司在PC控制技術的基礎上實現(xiàn)了開放化的自動化控制，該項控制系統(tǒng)由四個部分組成，分別是標準的操作體系、現(xiàn)場總線I/O、實時控制軟件以及工控機。ZB48包裝機組通過配置多個控制器從而實現(xiàn)了多層配套，形成了規(guī)模較大、較完善的控制系統(tǒng)。這樣一個由不同控制方式所組成的系統(tǒng)，能夠滿足開發(fā)的網絡通信。電氣控制系統(tǒng)的人機界面是根據微軟開發(fā)的Windows平臺應用程序，該控制系統(tǒng)能夠將計算機的功能充分發(fā)揮出來，將計算機的計算、信息存儲以及邏輯判斷等功能應用到信息的處理加工當中。其應用的核心就是Twin-CAT控制程序，該控制軟件可以將NC、PLC以及CNC等多種功能合于一體，從而滿足強大的適應能力將其他第三方產品整合到其中。TwinCAT是獨立于Windows所存在的系統(tǒng)，并且并列使用同一個CPU的軟PLC。在這種情況下，盡管Windows系統(tǒng)出現(xiàn)死機的問題，都不會影響到TwinCAT系統(tǒng)的正常運行，不干擾包裝機組的使用。應用PLC的循環(huán)掃描方式，能夠達到提前控制預算的功能。根據當前所計算得到的控制量，經過現(xiàn)場總線的轉換功能實現(xiàn)控制，然后根據所收集到的檢測參數和檢測狀況進行系統(tǒng)管理控制。通過系統(tǒng)的檢測、控制和管理的過程不斷重復工作，根據程序進行動態(tài)工作，同時對包裝的材料參數以及設備情況進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)異常問題并且做出緊急處理[3]。

（三）實現(xiàn)環(huán)形傳輸結構

ZB48機組的電控系統(tǒng)當中有兩種總線，分別是SERCOS和PROFIBUS總線。前者可以成為傳動系統(tǒng)和數字伺服之間的接口和協(xié)議，從而完成在數字伺服和計算機之間通訊。在ZB48機組電空系統(tǒng)當中采用光纖連接來實現(xiàn)數據傳輸，從而形成環(huán)形結構。后者的傳輸速度可以達到12M波特率，利用線性結構的方式進行連接，而在原則上面不能允許其他支路出現(xiàn)。BECKHOFF的總線系統(tǒng)可以通過耦合器來連接不同的輸入和輸出端來組間子站?？偩€端子系統(tǒng)替換傳統(tǒng)的端子形式，其具有結構緊密、減少連接的特征?？偩€耦合還可以實時監(jiān)測到每一個下掛的電子模塊形態(tài)，如果其中一個發(fā)生故障，那么就會馬上出現(xiàn)故障的位置和類型，這樣就可以達到快速維修的效果。現(xiàn)場的總線端子模塊、電子元件以及控制對象之間共同構成了ZB48機組電控系統(tǒng)外圍生產，其控制對象由生產驅動單元、執(zhí)行單元以及電動機等。所測量的原件因為按照所控制好的參數、溫度、位置等物理因素轉換為電信號，再反饋給現(xiàn)場總線的一部分電子模塊來構成整個控制構架。

三、煙草包裝機械控制過程中所要處理的問題

過程控制在設計的過程中，每一個步驟都要經過反復推敲，反復計算每一個數據。如果其中有一個控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，都可能會降低整體的裝置使用性能。例如推煙裝置的控制，在設計器齒輪、推煙板的時候要按照準確的大小、位置進行安裝，這其中都需要用到電控制系統(tǒng)來調整。設計的每個過程、每個細節(jié)都要認真對待，這樣才能提高包裝煙草設備的使用性能和壽命，從而給生產企業(yè)帶來經濟收益[4]。

四、結束語

綜上所述，在PC基礎上的開放性自動化控制系統(tǒng)已經成為了煙草包裝機械過程控制的主要技術。這一技術能夠實現(xiàn)高速、高質量、穩(wěn)定的煙草包裝，使得未來的煙草包裝機械能夠向著電子智能化、人性化的方向發(fā)展。文章通過分析了煙草包裝機械過程控制的特點，從而探究了其應用優(yōu)勢，也給專家進一步優(yōu)化機械提供了方向。

參考文獻

[1]李琪.淺談消費文化對煙草包裝設計的影響[J].西部皮革，2020，42（10）：6.

[2]倪敏，蔡小堯，朱玉波.煙草包裝機械可靠性設計[J].湖北農機化，2020（04）：176.

[3]李廣銳.加強煙草包裝設備維修質量管理提高經濟效益[J].裝備維修技術，2020（01）：148+170.

[4]王潤，韓洪彥.實時系統(tǒng)在煙草機械生產中的應用[J].南方農機，2019，50（23）：124.