淺談煙草工業中的自動控制技術

薛珺

摘要：煙草行業作為利稅大戶，是國民經濟的支柱產業之一，如何使中國煙草業加快技術創新，立足國內市場，開拓國外市場，是煙草工業面臨的首要問題。近年來，伴隨自動化技術的快速發展，實現煙草生產自動化勢在必行，這不但有利于提高生產率，也能幫助企業提高管理水平。文章著重分析了幾種主流控制技術在煙草生產過程中的應用。

關鍵詞：煙草生產自動化技術過程控制

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0083-01

煙草行業的消費對象和自身發展模式具有特殊性，在趨于成熟的過程中承受著來自多方面的競爭壓力和挑戰。這就要求煙草廠商立足于改善煙草質量、提高產量以及完善生產管理方法。煙草工業自動化是一個必然的趨勢，將各種先進成熟的現代控制策略引入煙草生產線，無疑可以大大促進煙草行業的迅速發展。煙草生產自動化，具體來講分為產業管理自動化和生產自動化，而后者又是重中之重。

1煙草生產過程的自動化控制

煙草生產過程自動化，即采用自動測量、顯示、控制、生產、分配等工具，通過各種信息流達到控制生產的目的。它需要把計算機集成制造系統（CIMS）引入煙草生產工藝流程，合理分配控制網絡，實現一個總控制室遠程監控各個生產分部，并及時作出決策、下達命令，從而統一管理、協調運作。以下對一些常用的煙草控制方案作一簡要分析。

1.1 現場總線技術的應用

現場總線是指在微機控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信?，F場總線系統的理念是把傳感器、執行器、驅動裝置等現場設備與控制系統用同一根電纜連接，并實現與高層控制設備的數據通訊和信息交互。

常用的設計模式是將控制層劃分為生產管理層、集中控制層和設備控制層三個層次。設備管理層作為最底層，以PRO FIBUS總線為載體連接智能儀表、控制面板以及I/O設備，并借助搭載現場總線接口的控制器實現對各個工藝設備的統籌控制。集中控制層處在中間層的位置，起到承上啟下的作用，它充當人機交互接口，通過中央監控計算機實現對生產線的狀態檢測、故障診斷、參數設定、組合操作以及報警顯示等。生產管理層是整個系統的最高層，它負責處理從多方匯集而來的信息，并完整的記錄數據，生成分析圖表。

現場總線技術能夠實現對煙草生產過程中，諸如打葉、復烤、碎片干燥等各工藝分布線的控制、運行，并能對關鍵工藝參數進行精確控制。如電機起停、伺服閥的平滑控制、開關閥通斷等。相比傳統的以模擬信號傳遞為基礎的控制系統，現場總線技術可以最大限度幾聲信號傳輸電纜的數量和鋪設距離，大大降低系統安裝、運行、維護成本。

1.2 自動化立體倉庫

自動化立體倉庫集合了機械、電氣、激光、信息技術，同傳統的機械物流系統相比，省去了叉車、電梯、平面倉庫，節約了勞動力、提高土地利用率，實現物流自動化、網絡化、智能化、信息化?？梢哉f自動化立體倉庫是一個廣闊的平臺，將信息識別和傳輸、PLC控制、變頻調速、條形碼檢驗融合與一體，實現貨物的自動堆放、自動發送，使得布局更加合理，極大提高了作業能力，實現卷煙先進先出原則，體現煙草物流高效化的特點。某廠家統計，以庫存10000托盤為例，相比普通平面倉庫，自動化立體倉庫占地僅為15%、工作人員只有原來的1/5、吞吐成本降低四成。立體倉庫的存儲密度是普通倉庫的五倍左右。

1.3 機器人視覺系統的應用

由于煙草生產線的勞動強度較大，采用機器視覺系統代替人眼能夠提高準確度同時節約人力成本。機器視覺系統包括照明系統、攝像頭、圖像后處理軟件等。機器視覺系統能實現非接觸測量，對于觀測者和被觀測對象不會產生任何干擾和損害，大幅提高系統可靠性；光譜響應范圍寬廣，例如采用紅外線測量，可以有效擴展視覺范圍；實現長時間定點觀測，肉眼長時間觀察同一對象極易疲勞，而機器視覺系統可以在一個較長時間階段內完成分析、測量、識別任務。

1.4 伺服技術在煙草行業中的發展

在煙草業，伺服技術多用于煙草分包傳送、包裝、濾棒成型、煙草物流自動配送。目前，防偽要求不斷提高，基本的機械傳動功能已面臨淘汰。例如彩膜定位包裝，該系統采用高性能伺服電機和運動控制器、觸摸屏，極大改善了防偽性能。彩膜定位包裝要借助高精度伺服電機，同時要求伺服電機的跟蹤精度高，具有良好的機械特性和較大的剛度。

實際控制中，借助編碼器實時跟蹤主軸位置，主軸每旋轉一周，伺服電機帶動包裝膜行進一個步長，一旦檢測到色標，通過高速輸入通道，緩存當前主軸編碼器位置，并立即同預設值比較，及時將信息反饋回控制中心，并調整伺服電機參數，使檢測到薄膜色標時，主軸恰好位于設定位置，實現煙盒圖案和薄膜圖案的精確重疊[1]。

同時伺服技術在自動配送設備中也有應用。國外的煙草機械設備性能卓越，但造價過于昂貴。目前，國內已有不少煙草生產廠商著手煙草設備研發工作，并取得實質性進展。如一條130煙道生產線，伺服設備可以將香煙準確投遞到輸送帶，再由輸送帶向后輸送，進行打包裝箱。由于輸送帶運行速度較快，整條香煙打出后，還要求每個煙道打出的香煙條在傳送帶上均勻排布。這就體現出伺服系統的高響應速度。

1.5 RFID自動識別技術

RFID是無線射頻識別技術的簡稱，它通過電磁傳播或電磁感應方式，使用讀寫設備，采用非接觸方式對電子標簽進行讀取ID信息和數據寫入任務。RFID區別于傳統條碼的關鍵點在于，它摒棄了傳統光學方法識讀，而是通過電波方式在機器和標簽之間建立雙向數據通信模式，完全實現了自動識別。就像手機通信一樣，RFID以問答形式進行掃描，可以在沒有直射和反射光的環境下對標簽進行讀寫和修改，并且可以建立與多個標簽的并行式會話。RFID的優點是突出的，穿透能力強、非接觸式測量、多標簽同時識別、允許遠距離識讀，同時信息存儲量大、可以實時改寫數據。煙草物流中的原材料配送、卷煙出廠、庫存管理、盤點、運輸，都可以引入RFID自動識別系統[2]。鑒于目前的發展態勢，在供應鏈管理、托盤運輸和倉儲物流方面，RFID擁有廣闊的應用前景。

2結語

當前時代，高新技術逐漸占據主導地位，各大企業求發展、講效率，煙草行業作為傳統工業迫切需要借助先進的控制技術改善原有生產、管理模式，整合改造業務流程。伴隨經濟全球化的腳步，提高產品質量、降低成本、不斷施行技術創新將是煙草企業生存發展的首要目標。

參考文獻

[1] 中國自動化網市場研究部.伺服行業應用系列報告：煙草，撲朔迷離[J].冶金經濟與管理，2011（6）.

[2] 姚慶豐.煙草生產過程自動化系統解析[J].中國高新技術企業，2011（18）.