煙草機械自動控制技術的發展歷程及發展方向

李慶連

（廣東梅州煙葉復烤有限公司，廣東 梅州 514783）

10多年來，卷煙企業在追求技術進步的過程中，引進先進的技術裝備使制絲生產、打葉復烤、卷接包的工藝和設備迅速趕上了國際先進水平，卷煙生產的自動化也達到了較高水平。如今，工業企業現代化改造的方向是全面實現企業自動化的特征，是自動控制技術、物流技術、信息技術的綜合應用。發達國家已逐步實現的工業企業信息化，最初也是從企業自動化起步的，這為我們提供了很好的借鑒。因此卷煙企業的自動化是實現信息化企業的基礎，自動控制技術的發展應用是近年來煙草企業關注的重點。

1 我國卷煙機械的現狀

我國機械研究制造產業經過近幾年的不懈努力，探索出一條從數據采集、跟蹤測試、對比分析，到查找問題并提供相應解決方案的自動化方向改進提高之路。目前，國產卷接包主力機型產品實物質量已達到國外同類機型水平。一是在經驗積累的基礎上大膽改進設計，有的充分運用新技術，對電控系統進行了全面改造；二是通過“十五”技改，新增了高精度進口加工中心和大范圍高精三座標測量機、多功能高精度測高儀等高精度測量器具；三是熱處理設備有了重大技術改進，零件熱處理質量水平大幅提高，同時，由于我國基礎工業（原材料工業）的產品質量也有了大幅度提高，從而大大提高了煙機零件的耐用度；四是煙機產品的關鍵部位使用進口標準件，并對國產配套的外購件進行了篩選，提高了采購質量要求，從而大大提高了機組的穩定性與可靠性。

2 我國卷煙機械自動控制技術的發展歷程

20世紀80年代初期我國卷煙企業開始引進國外先進的生產設備，全自動的進口生產線（設備）反襯出國產煙機設備在自動化水平上與國際先進水平的巨大差距。經過10多年的努力，不斷采用新的自動控制技術，從繼電邏輯控制，到PLC控制，再到集中監控，發展到現在的工業現場總線控制技術和管控一體化控制系統，幾次大的跨越迅速縮小了與國外的差距。20世紀90年代以前，采用繼電邏輯控制的制絲生產線實現了生產過程自動化，先后為卷煙企業提供了20余條繼電邏輯控制的制絲生產線，提高了這些卷煙企業的制絲生產自動化水平。20世紀90年代初，PLC控制技術應用于打葉復烤和制絲生產線等，使控制系統的結構簡化，可靠性、穩定性提高，卷煙企業的自動化程度逐步接近世界同行業水平。隨著技術水平的不斷提高，集中監控系統也應用于打葉復烤生產線和物流系統中，為生產線的生產管理提供了現代化的管理手段；先后為卷煙企業提供了10多套集中監控系統，并采用現場操作站系統取代了電控柜上的大量指示燈、操作按鈕、模擬顯示屏等，極大地方便了現場的操作、查詢、維修等。根據企業的信息網絡化的發展要求，形成了管控一體化控制系統，提出車間數據管理系統的基本構架，為車間數據采集、數據管理及卷煙企業信息集成奠定了基礎。20世紀末，基于工業現場總線的控制系統，將目前世界最先進的控制技術應用于卷煙企業，現已為卷煙企業提供了近10條基于工業現場總線技術的控制系統。

3 卷煙機械自動控制技術的發展方向

為保持和增強企業競爭力，卷煙企業的技術進步必須與國際發展趨勢保持同步。從國際自動控制技術發展趨勢來看，隨著產品市場競爭的加劇，工業企業對工業過程控制提出了更高的要求、同時新技術的發展和新產品的應用也為工業過程控制技術的發展提供了條件。

隨著網絡技術、通訊技術、人機接口技術等信息技術的應用，工業過程控制技術正逐步實現網絡化智能化。在控制系統結構方面正開發和應用更優化的集散系統結構和網絡結構；在硬件方面正開發和應用可靠性更高、速度更快、配置更靈活的控制器、通訊模塊、開發維護工具等；在軟件方面正開發和應用工業控制組態軟件、數據管理軟件、通訊軟件、故障的自動診斷軟件和強大的開發工具軟件等。在工業過程控制中實現分散控制系統的集中監控，系統故障的自動診斷，友好的人機對話接口，生產、工藝、質量歷史數據的自動采集、長期保存和追溯等，并逐步向成為企業信息集成的子系統過渡已成為工業過程控制技術正在發展的方向。

4 卷煙機械自動控制技術的發展要求

結合工業過程控制技術的發展趨勢，卷煙企業的自動控制技術有以下幾方面的新要求：

4.1 網絡化。每種工業產品從原材料到成品的制造過程要經過十幾道，甚至上百道工序才能完成，一條工業自動化生產線需要幾十臺，甚至上百臺設備組成，某些制造工藝復雜的工業產品需要分成若干條生產線才能完成，控制的對象十分分散。對工業過程控制系統而言，必須將工業自動化生產線分解為若干個控制子系統，但這些獨立的控制子系統之間如不進行有效協調、集中監控管理，整個生產線就無法正常生產。網絡化就是將各個控制子系統通過通訊網絡建立數據交換聯系，并實現集中監控，相互協調生產、工藝、質量參數，接受管理人員的工作指令；還可以實現遠程多條生產線的集中監控管理，合理調配各項生產要素，最大限度地降低制造成本。這就是建立在網絡化基礎上的集散型控制系統。

4.2 智能化。在復雜的工業自動化生產線中，各控制子系統的控制任務重、實時性強，不可能通過通訊網絡集中控制，控制子系統必須獨立完成控制任務，并向中控傳送控制狀態、控制參數、報警信息等，接受中控指令。另外工業過程控制系統應具有預警提示、故障尋跡提示、輔助決策等智能功能。控制器、檢測設備的智能化才能使工業過程控制實現真正的集散控制。工業過程控制系統的智能化減少了人工干預，但需要人工調度指令、維護保養、分析決策等，因此仍需要人機接口；同時系統的智能化使人工工作量大大減少，信息量大大增加，需要表達清晰，操作簡便、友好的人機接口，提高人員的參與程度和工作興趣。開發具有大屏幕顯示、動態指示、實物動畫、人機對話等功能的更加友好的人機接口也是智能化的方向。

4.3 數字化。在工業過程控制系統中有許多控制變量需要處理，傳統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；同時數據采集量不準確會影響數據處理及科學分析，檢測器、傳感器、執行器、控制器的數字化是實現精確控制和科學分析的基礎。網絡化、智能化、數字化使控制系統的配置簡潔靈活，滿足生產過程的精確控制，便于生產工藝的調整，滿足多品種小批量生產的需要，適應柔性化生產和敏捷制造的潮流。近10年來國產煙草成套設備由于采用了先進的控制技術和控制器件，電控系統的可靠性、穩定性、可維護性和控制精度得到了很大的提高，并且隨著計算機和網絡技術的應用，電控系統的操作性和數據采集處理能力也大大提高。只要卷煙企業和煙機企業共同把握自動控制技術的發展趨勢，結合煙草行業的實際需要，就能與國際先進水平保持同步。

[1]姚二民.卷煙機械[M].中國輕工業出版社，2005.

[2]李攀，張家毅.煙草科技[J]，2002，（2）.