卷煙機(jī)械自動控制技術(shù)分析

常潤澤

[摘 ? ?要]為擴(kuò)大市場份額，豐富煙草制品種類，創(chuàng)建“優(yōu)質(zhì)、高效”的煙草生產(chǎn)體系，推進(jìn)煙草企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高卷煙機(jī)械的自動化水平顯得尤為重要。文章介紹了卷煙行業(yè)現(xiàn)狀，以卷煙生產(chǎn)過程與自動化水平為切入點，對卷煙機(jī)械的自動控制技術(shù)發(fā)展要求進(jìn)行研究分析。

[關(guān)鍵詞]卷煙機(jī)械;自動控制技術(shù);發(fā)展

[中圖分類號]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Analysis on the Automatic Control Technology of Cigarette Machinery

Chang Run-ze

[Abstract]In recent years， the status of the tobacco industry in the national economy is becoming more and more prominent， but with the rapid development of economic globalization， the tobacco industry has ushered in new development opportunities and challenges.In order to expand the market share， enrich the types of tobacco products， create a "high-quality and efficient" tobacco production system， promote the sustainable development of tobacco enterprises， and improve the automation level of cigarette machinery.This paper will briefly describe the status of the cigarette industry， from the cigarette production process and automatic level as the starting point， the cigarette machinery automatic control technology development requirements for reference.

[Keywords]cigarette machinery; automatic control technology; development

煙草有害健康，但卻具有一定的消費市場。在政府政策與市場經(jīng)濟(jì)的雙重作用下，煙草企業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)增長中占有特殊地位。煙草機(jī)械的自動化控制水平，對卷煙的生產(chǎn)規(guī)模、能源消耗、加工方式等有著決定性影響。卷煙機(jī)械技術(shù)的先進(jìn)程度是衡量一個國家卷煙工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要因素，直接影響卷煙產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品種類、質(zhì)量、效益與更新速度。隨著社會發(fā)展，人們的生活水平提升，對于卷煙產(chǎn)品的要求也越來越高，如何改善加工工藝，提高自動化控制質(zhì)量成為各大煙草企業(yè)生存與發(fā)展的核心任務(wù)。

1 我國卷煙行業(yè)概況

我國的煙草產(chǎn)量全球第一，擁有巨大的消費市場。隨著國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，人們生活水平不斷提升，香煙的銷量水漲船高。2015年，我國的煙民超過3億人，約為世界吸煙人口總數(shù)的1/4。如表1所示，2015-2018年，我國的煙草產(chǎn)量出現(xiàn)下滑，直到2019年稍有好轉(zhuǎn)，到2020年，我國的卷煙產(chǎn)量達(dá)到2.39萬億支，比上一年度增長0.9%。盡管卷煙產(chǎn)量下滑，但稅利總額整體呈逐年增加趨勢。2020年，卷煙稅利達(dá)到12 803億元，比上一年度增長6.2%;規(guī)模以上企業(yè)的卷煙收入，從2015年的9 350.8億元，增長到2020年的9 774.7億元。雖然在2016和2017年略有下滑，但整體呈上升趨勢。

我國煙草行業(yè)堅持“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、垂直管理、專營專賣”原則，由國家卷煙專賣局和卷煙總公司對卷煙市場進(jìn)行宏觀調(diào)控、宏觀決策。中國是煙草大國，這是毋庸置疑的，但與煙草強(qiáng)國相比，創(chuàng)匯能力與產(chǎn)銷能力失衡，“大而不強(qiáng)”，給我國的煙草產(chǎn)業(yè)埋下經(jīng)營危機(jī)。尤其是在加入WTO以后，外煙不斷涌入我國市場，國際卷煙市場的競爭越來越激烈。因此，為搶占市場份額，提高國際競爭力，卷煙企業(yè)應(yīng)深化改革創(chuàng)新，科學(xué)調(diào)整產(chǎn)銷結(jié)構(gòu)，理順資產(chǎn)關(guān)系。卷煙產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，為煙草種植、煙葉生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障，同時，也是卷煙企業(yè)優(yōu)化組織架構(gòu)、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，促進(jìn)煙草行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要驅(qū)動力。但是，吸煙畢竟有害健康，為控制卷煙行業(yè)急速擴(kuò)張，國家通過提高稅收的方式，發(fā)揮宏觀調(diào)控經(jīng)濟(jì)的作用?；诖?，卷煙企業(yè)應(yīng)以“維護(hù)國家與消費者的利益”為價值取向，以特色卷煙為發(fā)展方向，引進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)，提高煙草產(chǎn)品的數(shù)量與質(zhì)量，保障國際市場掌控能力，穩(wěn)妥推進(jìn)“中式卷煙”發(fā)展道路。

2 我國卷煙機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械自動化技術(shù)的實用性、靈活性優(yōu)勢不斷凸顯，在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。在卷煙生產(chǎn)過程中，機(jī)械技術(shù)的自動化水平直接決定了煙草企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。尤其在加入世貿(mào)之后，卷煙進(jìn)口擴(kuò)大，外煙大量涌入，中國卷煙供需市場發(fā)生巨大變化，國煙產(chǎn)業(yè)遭受不小沖擊。在內(nèi)外環(huán)境的雙重影響下，卷煙機(jī)械的自動化水平得到高度重視，各大煙草企業(yè)對卷煙機(jī)械自動控制技術(shù)進(jìn)行深入研究，并將理論成果轉(zhuǎn)化為工作實效上，卷煙機(jī)械逐漸向智能化、數(shù)字化方向發(fā)展?？傮w來說，我國的卷煙機(jī)械經(jīng)歷了數(shù)據(jù)采集—系統(tǒng)測試—跟蹤分析—查找問題—處理問題的自動化改進(jìn)之路。目前，我國的卷接包變力機(jī)型的產(chǎn)品加工質(zhì)量已經(jīng)很高，這是我國卷煙機(jī)械自動化水平發(fā)生飛躍式提升的重大轉(zhuǎn)折點。

我國的卷煙機(jī)械自動化主要可以分為3個階段：①基于以往經(jīng)驗，研究出一套符合卷煙加工的理論，并結(jié)合生產(chǎn)實踐與市場趨勢進(jìn)行創(chuàng)新改革，為卷煙機(jī)械自動化控制技術(shù)發(fā)展提供可靠的理論支撐;②“十五”技術(shù)改造推進(jìn)工業(yè)升級，煙草企業(yè)意識到先進(jìn)設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，引進(jìn)大量高精尖設(shè)備，持續(xù)引進(jìn)高端設(shè)備，以細(xì)節(jié)為抓手，提高卷煙機(jī)械的整體自動化控制質(zhì)量;③熱處理技術(shù)逐漸接近國際水平，熱處理設(shè)備的優(yōu)化升級在很大程度上提高了卷煙機(jī)械的零部件性能，對卷煙機(jī)械自動控制技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步提供有效推助力;④進(jìn)口部件與國產(chǎn)部件結(jié)合，既滿足了機(jī)械設(shè)備的采購要求，同時也進(jìn)一步提升了機(jī)組運行的穩(wěn)定性、安全性與可靠性。

隨著科技的進(jìn)步，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，卷煙行業(yè)的自動化控制技術(shù)不斷優(yōu)化升級。比如，在物流以及打葉復(fù)烤系統(tǒng)中應(yīng)用集中控制技術(shù)，利用現(xiàn)代化管理模式，提高生產(chǎn)線自動化水平。再比如，采用電控柜遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，便于現(xiàn)場監(jiān)控與維修。卷煙企業(yè)積極開展信息網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，在卷煙的生產(chǎn)與管理過程中，提高了機(jī)械自動化控制的管控一體化水平，通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，為煙草產(chǎn)業(yè)的集成化發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。與此同時，現(xiàn)場總線控制技術(shù)的應(yīng)用也在一定程度上提高了卷煙機(jī)械的自動化控制水平，促進(jìn)卷煙行業(yè)高效、高質(zhì)發(fā)展。

3 卷煙生產(chǎn)過程與自動化水平

卷煙的生產(chǎn)過程主要可以分為制絲與卷接包兩部分。制絲環(huán)節(jié)要求煙絲要配比均勻、無雜質(zhì)，濕度、水分、香料等符合各等級卷煙的工藝要求，并以提高原材料的利用率為生產(chǎn)目標(biāo)。

煙絲加工要經(jīng)過很多工序，需要多種機(jī)械設(shè)備完成。從控制角度來講，制絲的過程就是對分散的加工順序進(jìn)行科學(xué)管理。近些年，為提高綜合競爭實力，卷煙企業(yè)引進(jìn)了先進(jìn)的煙絲加工設(shè)備與控制技術(shù)。比如說，利用PLC技術(shù)控制煙絲加工工序，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量，減少煙絲的不必要損耗。部分大型煙草企業(yè)還引進(jìn)了分布控制技術(shù)，實現(xiàn)PLC與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提高生產(chǎn)線的集中管理水平，基本實現(xiàn)煙絲加工自動化。

卷接包是按照國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)要求，將符合標(biāo)準(zhǔn)的煙絲卷制成型并包裝為成品，以便于運輸、儲存與銷售。卷接包工藝要求煙支要經(jīng)過烘干工序，在水分檢測合格后，方可進(jìn)行包裝工序，以避免返工，造成煙絲、包裝材料等的浪費。卷接包過程需要使用卷煙機(jī)、接裝機(jī)以及包裝機(jī)等機(jī)械設(shè)備。煙草制造車間通常會利用傳送帶連接包裝機(jī)與卷接機(jī)，以提高卷接包的自動化水平。但是，一套卷接包設(shè)備的生產(chǎn)能力有限，因此，一個車間一般會有多套卷接包設(shè)備，這些設(shè)備既要獨立作業(yè)，又要聯(lián)動協(xié)作。傳統(tǒng)的卷接包車間，除了煙絲可以通過機(jī)械設(shè)備供應(yīng)，過濾棒、包裝材料、膠水、卷煙紙、商標(biāo)等輔料以及半成品、制成品等都需要人工運送。大量的手工操作，增加了車間管理的困難，輔料浪費現(xiàn)象嚴(yán)重，工作量大、工作強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低。卷接包工藝的自動化程度遠(yuǎn)不如制絲工序。

為保證卷煙生產(chǎn)效率，提高卷煙數(shù)量與質(zhì)量，煙草企業(yè)應(yīng)注重生產(chǎn)過程的自動控制水平。應(yīng)通過自動顯示、測量、控制、分配等工具，實現(xiàn)CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）與卷煙工藝的對接，科學(xué)調(diào)整自動控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)“統(tǒng)一管理，分級負(fù)責(zé)”，加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，及時處理，從而提高卷煙生產(chǎn)過程的自動化管理質(zhì)量。

4 卷煙機(jī)械自動控制技術(shù)的發(fā)展要求

4.1 網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化

（1）網(wǎng)絡(luò)化。工業(yè)生產(chǎn)過程中，原材料需要經(jīng)過一系列工藝工序才能加工為成品，尤其是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高的產(chǎn)品，甚至需要經(jīng)過上百道工序才能完成。有時需要一條生產(chǎn)線上的上百臺設(shè)備加工完成，有時則需要分散到多條生產(chǎn)線上。就控制過程系統(tǒng)而言，就是要將自動化生產(chǎn)線分解為多個子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)不僅要獨立、安全可靠，同時還要數(shù)據(jù)共享，協(xié)調(diào)配合整個生產(chǎn)線的自動化控制。卷煙機(jī)械自動控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化要求，就是利用通訊技術(shù)搭建信息交換平臺，對各子系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，執(zhí)行操作指令，保障卷煙生產(chǎn)的工藝參數(shù)、生產(chǎn)進(jìn)度與質(zhì)量要求。

（2）智能化。隨著工業(yè)自動化的程度不斷提高，卷煙自動化生產(chǎn)線對于實效性的要求越來越高，各個控制子系統(tǒng)的任務(wù)越來越重，通過通訊技術(shù)實現(xiàn)集中控制無法全面滿足卷煙生產(chǎn)要求。各子系統(tǒng)必須要具備獨立完成自動控制任務(wù)，執(zhí)行中控指令，并將技術(shù)參數(shù)、控制狀態(tài)、異常報警信息等反饋給中控系統(tǒng)，以提高預(yù)警提示、故障排查以及決策輔助的智能化水平。卷煙生產(chǎn)線想要實現(xiàn)集散控制，提高檢測設(shè)備與控制設(shè)備的智能化程度是關(guān)鍵。工業(yè)過程控制系統(tǒng)的智能化雖然減少了人工工作量，但人工干預(yù)必不可少，需要人工進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、傳遞調(diào)度指令以及輔助分析決策等。與此同時，卷煙機(jī)械自動控制系統(tǒng)的智能化水平的提升，使信息量增加，需要易于操作、表達(dá)清晰的人機(jī)接口作為載體。因此，卷煙機(jī)械自動控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展，應(yīng)以人機(jī)對話、動態(tài)指示以及大屏幕顯示等功能為抓手，不斷完善人機(jī)接口。

（3）數(shù)字化。在卷煙機(jī)械的自動化控制系統(tǒng)中有大量需要處理的控制變量，而傳統(tǒng)的模擬傳感器普遍存在信號放大、處理以及抗干擾能力差等問題，通道信號竄擾、環(huán)境氣候變化等都會影響控制精度，而數(shù)據(jù)采集與誤差分析不準(zhǔn)確則會影響輔助決策的合理性。因此，提高傳感器、控制器與執(zhí)行器的數(shù)字化水平是卷煙機(jī)械設(shè)備實現(xiàn)科學(xué)分析、精準(zhǔn)控制、效益最大化的根本保障。

卷煙機(jī)械向網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化發(fā)展，可以優(yōu)化自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)控制的精準(zhǔn)性與靈活性，為生產(chǎn)工藝變更提供便利條件，同時這也是打造柔性生產(chǎn)、敏捷供應(yīng)的重要保障。近些年，我國積極引進(jìn)卷煙機(jī)械的自動化控制技術(shù)與元器件，以提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性與控制精度等。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息時代來臨，自動化控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理以及分析等功能越來越完善。卷煙行業(yè)與煙草企業(yè)應(yīng)通力合作，及時掌握國際煙草市場趨勢，根據(jù)企業(yè)自身需求，把控卷煙機(jī)械的自動控制水平，逐漸接近國際先進(jìn)水平。

4.2 實時數(shù)據(jù)的自動采集

為提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量，推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量追溯制度的落地落實，在卷煙機(jī)械自控制技術(shù)的應(yīng)用過程中，要實現(xiàn)自動采集實時數(shù)據(jù)，以改進(jìn)加工工藝，增強(qiáng)產(chǎn)品核心競爭力。經(jīng)過多年的研發(fā)與設(shè)計，實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)漸趨成熟，但仍存在一些問題亟需解決。比如，部分機(jī)械設(shè)備沒有通訊功能，卷煙車間的數(shù)據(jù)采集與處理不全面。因此，卷煙企業(yè)需要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，積極開展技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升自主研發(fā)能力。針對實在無法自動采集實時數(shù)據(jù)的部分設(shè)備，可以用人工采集替代。

5 結(jié)語

近幾十年，我國的煙草生產(chǎn)總量以及煙民總量穩(wěn)居世界第一，中國是煙草大國，但是與英、美等發(fā)達(dá)國家相比，在工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)上還有很大的上升空間。隨著科技的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，卷煙機(jī)械的自動控制技術(shù)得到快速發(fā)展，自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及物流技術(shù)在卷煙行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，卷煙生產(chǎn)數(shù)量與生產(chǎn)質(zhì)量得到大幅提升。在工業(yè)信息化發(fā)展的進(jìn)程中，企業(yè)自動化發(fā)展成為重要推助力。卷煙企業(yè)想要健康、穩(wěn)健發(fā)展，加強(qiáng)信息化建設(shè)，提高自動控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化水平至關(guān)重要。因此，煙草企業(yè)應(yīng)積極擴(kuò)大和引進(jìn)先進(jìn)的卷煙機(jī)械，不斷提升工業(yè)生產(chǎn)的自動化系統(tǒng)控制性能，以搶占國際煙草市場，為國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展注入源源不斷的活力。

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