自動(dòng)控制技術(shù)在卷煙制絲設(shè)備控制中的運(yùn)用

摘要：該文結(jié)合煙草行業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在卷煙制絲設(shè)備的控制中的運(yùn)用進(jìn)行研究，簡(jiǎn)單分析了自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，再以此為基礎(chǔ)，對(duì)煙草行業(yè)對(duì)卷煙制絲的設(shè)備的控制需求進(jìn)行分析，最后分析自動(dòng)控制技術(shù)在卷煙制絲設(shè)備控制中的運(yùn)用，旨在提升卷煙制絲設(shè)備的控制水平，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，最終積極推動(dòng)煙草企業(yè)的健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù);卷煙制絲;設(shè)備控制;運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TP3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）19-0106-02

煙草是很多人日常生活中不可缺少的必需品，所以為了滿足實(shí)際需求，需要對(duì)煙草的生產(chǎn)進(jìn)行控制，滿足市場(chǎng)煙草的供給需求。而在實(shí)際的卷煙制絲過程中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制，降低安全隱患，則需要合理地對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，從而滿足自動(dòng)控制的需求?；诖?，本文對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在卷煙制絲設(shè)備控制中的運(yùn)用進(jìn)行研究，明確自動(dòng)控制技術(shù)，了解它在卷煙制絲設(shè)備控制中的具體運(yùn)用，從而提高控制水平，確保相關(guān)行業(yè)的積極健康發(fā)展，滿足市場(chǎng)的香煙供給需求。

1 自動(dòng)控制技術(shù)的研究

1.1 概念

所謂自動(dòng)控制技術(shù)，就是指在無(wú)人或少人的狀態(tài)下，設(shè)備能夠按照預(yù)先設(shè)定好的方案，根據(jù)方案的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行運(yùn)行，如此一來(lái)，能有效減少人工操作時(shí)的工作強(qiáng)度，還能全面提升相關(guān)工作效率，從而推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的積極健康發(fā)展。自動(dòng)控制是工程科學(xué)的一個(gè)分支，在實(shí)際的運(yùn)用中，主要是以反饋原理對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的影響，促使輸出值接近我們想要的值[1]。

1.2 自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)

（1）全數(shù)字化通信。自動(dòng)控制技術(shù)是以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制，所以在實(shí)際的通信過程中，使用自動(dòng)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信，從而滿足信息傳遞質(zhì)量的提升，積極提升信息傳遞效率。

（2）開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用時(shí)，構(gòu)成了一個(gè)開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，這一網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不僅滿足控制質(zhì)量的提升，還能迎合相應(yīng)的控制需求，符合實(shí)際工作的需求。

（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化。智能化是為了自動(dòng)化的發(fā)展方向，同時(shí)，也是現(xiàn)代自動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)，相應(yīng)設(shè)備的智能化水平提升也能進(jìn)一步提升控制水平，確保相應(yīng)的控制工作，可以在智能化設(shè)備的輔助下完成，進(jìn)而全面提升控制質(zhì)量[2]。

1.3 穩(wěn)態(tài)特性分析

平衡狀態(tài)下，系統(tǒng)輸出與輸入的關(guān)系可以用公式（1）描述：

Y（t=∞）=f（x）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

公式中，y（∞）用于描述穩(wěn)態(tài)輸出，而x則是用于描述輸入。

另外，為了確保自動(dòng)控制的功能，還要對(duì)相應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行分析，本文所選系統(tǒng)中，配置了多地控制電路，該電路有效提升了系統(tǒng)的安全系數(shù)，降低了安全隱患，確保了系統(tǒng)的安全[3]。

1.4 以太網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)

（1）全開放、全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)在實(shí)際的工作中，遵照不同廠商設(shè)備的協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)，從而保證網(wǎng)絡(luò)連接的暢通性。

（2）以太網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，進(jìn)而可以形成一個(gè)企業(yè)級(jí)管控一體化的全開放網(wǎng)絡(luò)，滿足實(shí)際工作的基本需求，全面提升網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，確保自動(dòng)控制水平的提升。

（3）軟硬件成本相對(duì)較低。因?yàn)楣I(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)都比較成熟，支持以太網(wǎng)的相應(yīng)軟硬件都有較高的普適性，所以用戶在使用過程中，會(huì)有更多的選擇，如此一來(lái)，也就能降低軟硬件的成本問題[4]。

（4）通信速率相對(duì)較高。自動(dòng)控制中為了保證控制水平，需要對(duì)自動(dòng)控制的通信速率進(jìn)行控制，只有具有較高的通信速率，才能保證通信過程中減少信息丟失的問題，進(jìn)而保證信息的完整，確保信息的可用性和可靠性。以太網(wǎng)在實(shí)際的傳輸過程中，通信速率為10M、100M，甚至還有千兆以太網(wǎng)10G以太網(wǎng)等，都能符合實(shí)際信息傳遞的需求，并且保證信息傳遞的質(zhì)量[5]。

2 卷煙制絲設(shè)備控制系統(tǒng)研究

自動(dòng)控制不僅要滿足設(shè)備的需要，還要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的故障診斷，促使設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)人員能夠在第一時(shí)間到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的處置，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，從而保證卷煙制絲的效率和安全。另外，控制系統(tǒng)還要具備管理人員的查看功能，確保管理人員訪問系統(tǒng)時(shí)，能夠在系統(tǒng)中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行信息，根據(jù)運(yùn)行信息能夠得到設(shè)備的工作情況，查看設(shè)備是否存在故障隱患。如此才能更好地發(fā)揮控制系統(tǒng)的控制能力，從而滿足實(shí)際工作的相關(guān)需求。除此之外，系統(tǒng)還需要具備較好的控制性能，確保設(shè)備可以按照設(shè)定的控制規(guī)范運(yùn)行，能減少人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，使得卷煙制絲設(shè)備能夠在控制系統(tǒng)的作用下正常運(yùn)行。但是，結(jié)合實(shí)際可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)用中存在一些不足，而這些不足會(huì)給設(shè)備的控制帶來(lái)影響，所以要引入自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制，確保運(yùn)行效率降低各類隱患帶來(lái)的影響[6]。

2.1 控制層組成

制絲生產(chǎn)的過程中，需要對(duì)工藝流程進(jìn)行分段控制，具體的分段中包括真空回收段、制葉片段、制梗絲段和摻配加香段，之后還有制葉絲段、貯絲段等，經(jīng)過分段后需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究，從而得到每段之中都有一個(gè)電控主柜，并選擇PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)分段的合理控制，確保各個(gè)分段都能保持穩(wěn)定的工作需求，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的可靠性，還要選用以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，主站控制可以進(jìn)一步進(jìn)行劃分，能夠?qū)⑵鋭澐譃榭刂乒耠娮觾x表、電子秤和現(xiàn)場(chǎng)操作站OP等構(gòu)成。為了迎合系統(tǒng)工作需求，還要對(duì)子站進(jìn)行控制，因?yàn)樽诱居质蔷W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一部分，所以需要合理地對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功能和作用能夠得到合理的展示。

現(xiàn)場(chǎng)總線在運(yùn)行期間，會(huì)將所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起。這樣就能使得卷煙制絲階段所有節(jié)點(diǎn)都能處于正常工作的狀態(tài)，并且，還能保證制絲工藝水平得到保證。因?yàn)橹髡究刂频拇嬖谑沟孟到y(tǒng)的各個(gè)階段可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，確保自動(dòng)化控制的任務(wù)可以被順利完成。另外，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的可靠運(yùn)行，還要對(duì)主控的基本設(shè)備進(jìn)行選擇，一般情況下，主控選擇西門子S7系列的416-2DP的PLC，現(xiàn)場(chǎng)分布式i/o子站則選擇ET200S采集開關(guān)量實(shí)現(xiàn)模擬量信號(hào)，通過負(fù)載饋電和變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的合理控制。這樣的控制方式能進(jìn)一步提升控制水平，滿足實(shí)際工作的基本需求[7]。

實(shí)際的卷煙制絲過程中，為了保證各個(gè)段PLC主站和其下子站的ET200S、變頻器、水分儀、智能儀表等使用PROFUS-DP或者PA網(wǎng)絡(luò)和CPU通訊，且PLC主站在實(shí)際的工作中，為了保證工作質(zhì)量，需要以CP3.4-1以太網(wǎng)卡為基礎(chǔ)，通過OSM工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng)。

變頻器主要采用丹佛斯系列的變頻器，而設(shè)備控制層中的變頻器屬于特殊的DP從站，STEP7軟件下安裝變頻器GSD文件，并且還要將變頻器掛在DP網(wǎng)絡(luò)上，使用相應(yīng)的通訊裝置，包含兩個(gè)輸入字和五個(gè)輸出字，再以交換機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC對(duì)變頻器的自動(dòng)控制，如此一來(lái)，就能提升變頻器的功能，促使變頻器可以在實(shí)際的工作中保持較好的工作性能[8]。

為了保證變頻器的功能性和可靠性，還要結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)變頻器展開相應(yīng)的研究，從而得到變頻器需要經(jīng)過合理的選擇，保證變頻器能夠在實(shí)際的工作中維持較好的工作狀態(tài)。選擇變頻器時(shí)需要結(jié)合丹佛斯系列變頻器的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的選擇，進(jìn)而使得變頻器能滿足實(shí)際工作的需求。另外，不須變頻調(diào)速電機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能饋電器控制。而實(shí)際的工作中，西門子饋電器可以免去電機(jī)保護(hù)開關(guān)、接觸器、大量輸入輸出接線，只需要ET200S模塊化組件，就能滿足實(shí)際工作的基本需求。如此能夠提升軟件的工作質(zhì)量，并且還能在數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)變頻器的自動(dòng)控制。這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變頻器的控制，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部明顯簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)箱內(nèi)布線的合理性，同時(shí)還能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，最終保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，PLC控制程序的結(jié)構(gòu)可靠，也就能根據(jù)實(shí)際的工藝路徑按照最小工藝靈活開機(jī)，不需要實(shí)現(xiàn)整段的啟停，針對(duì)同類需要預(yù)熱的設(shè)備，在生產(chǎn)開始之前，需要實(shí)現(xiàn)單機(jī)的預(yù)熱，同時(shí)，還需要保證設(shè)備不要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)連鎖。制絲的工藝段空車啟動(dòng)的過程中，途中若故障存在，會(huì)再次啟動(dòng)自動(dòng)設(shè)備，而且，在啟動(dòng)的過程中，會(huì)實(shí)現(xiàn)倒序啟動(dòng)，當(dāng)物料達(dá)到相應(yīng)的預(yù)熱狀態(tài)后，設(shè)備會(huì)再次重啟，而這次重啟的過程中，設(shè)備會(huì)轉(zhuǎn)變順序啟動(dòng)，如此就能保證設(shè)備的安全系數(shù)，不斷降低系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)的隱患，確保卷煙制絲工藝的可靠，滿足實(shí)際工作需求，提升系統(tǒng)服務(wù)能力[9]。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是卷煙制絲工藝中的基礎(chǔ)，通過監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)故障問題進(jìn)行查找，及時(shí)找到問題所在，并實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的處置，如表1為監(jiān)控計(jì)算機(jī)的硬件配置。

3 取得的成果

3.1 制絲設(shè)備的控制系統(tǒng)

為了能夠?qū)崿F(xiàn)煙草的卷煙制絲的控制，滿足信息傳遞的基本需求，設(shè)備的實(shí)際操作人員與管理人員能夠及時(shí)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，并完成對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的瀏覽、故障的診斷等，從而保證設(shè)備的整體控制水平，確保卷煙制絲的控制效果可以得到保證，故障診斷對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有積極的作用，故障診斷系統(tǒng)的研發(fā)能夠?qū)頍熤平z基本工藝中的相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而明確設(shè)備的基本狀況，避免設(shè)備出現(xiàn)故障后，遲遲無(wú)法找到故障點(diǎn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速處理的問題。使用故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的快速診斷，并且還能及時(shí)將設(shè)備故障信息傳遞給相應(yīng)的維護(hù)人員，而維護(hù)人員則能根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)，從而快速實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的處理，降低故障給卷煙制絲工藝中設(shè)備的控制效果帶來(lái)影響，確保設(shè)備能夠處于較好的工作狀態(tài)[10]。

3.2 控制結(jié)構(gòu)的研究

控制結(jié)構(gòu)同樣是自動(dòng)控制中的重要內(nèi)容，主要是以上部分內(nèi)容為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，控制結(jié)構(gòu)中每一段都有一個(gè)電控主柜，同時(shí)，主站可以進(jìn)一步劃分為：分布式控制箱、控制柜、智能儀表等。這些基礎(chǔ)部分構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)。為了滿足實(shí)際任務(wù)需求，還要合理地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析，從而滿足實(shí)際工作的需求。

3.3 成果分析

通過對(duì)卷煙制絲工藝的自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)在信息采集中，使用分散型現(xiàn)場(chǎng)總線控制方式，有效地改善了卷煙制絲過程中的加工水平，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障的快速處理，降低了故障給卷煙制絲帶來(lái)的影響，確保了設(shè)備能夠始終處于較好的狀態(tài)下，降低隱患的發(fā)生概率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際情況對(duì)卷煙制絲工藝流程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，從而得到：為了保證卷煙制絲的自動(dòng)控制水平，需要結(jié)合實(shí)際工作的需求，對(duì)卷煙制絲的工藝進(jìn)行控制，在保證自動(dòng)化控制水平的基礎(chǔ)上，還要對(duì)相應(yīng)的故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，如此能保證設(shè)備的工作質(zhì)量，積極推動(dòng)卷煙制絲的工作效率，降低過程中的各類隱患。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張斌，姜濤，曹倩倩，等.自動(dòng)控制技術(shù)在卷煙制絲設(shè)備控制中的應(yīng)用探討[J].商品與質(zhì)量， 2019（24）：183.

[2] 程道勝.淺述卷煙生產(chǎn)過程中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（29）：116.

[3] 劉鵬翔.柔性控制在現(xiàn)代卷煙制絲生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（7）：42.

[4] 查成，劉銀初，陳加坤.卷煙制絲工藝的四要素管控要點(diǎn)探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（23）：69-70.

[5] 陳啟富.淺談如何優(yōu)化煙草制絲設(shè)備提高煙絲質(zhì)量[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（21）：115.

[6] 柳寶華，郜海民，郭書裴，等.提高煙草制絲葉片加料精度的工藝研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（10）：57-58.

[7] 柳寶華，郜海民，郭書裴，等.提高煙草制絲葉片加料精度的工藝研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2016 （10）：57-58.

[8] 關(guān)凱，孫齊，張永強(qiáng).煙草制絲生產(chǎn)工藝精準(zhǔn)控制的探索[J].中國(guó)機(jī)械， 2020（2）：2.

[9] 鐘志民.卷煙制絲設(shè)備故障的分析和防范探討[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（17）：82-83.

[10] 周健.煙草制絲設(shè)備的常見故障及處理方法[J].中小企業(yè)管理與科技，2019（8）：2.

收稿日期：2021-12-05

作者簡(jiǎn)介：張貴慶（1970—），男，山東安丘人，工程師，大學(xué)本科，主要研究方向?yàn)闊煵葜平z自動(dòng)化。