自動控制技術在卷煙制絲設備控制中的運用

摘要：該文結合煙草行業的實際情況，對自動控制技術在卷煙制絲設備的控制中的運用進行研究，簡單分析了自動控制技術的相關內容，再以此為基礎，對煙草行業對卷煙制絲的設備的控制需求進行分析，最后分析自動控制技術在卷煙制絲設備控制中的運用，旨在提升卷煙制絲設備的控制水平，滿足實際生產需求，最終積極推動煙草企業的健康發展。

關鍵詞：自動控制技術;卷煙制絲;設備控制;運用

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：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，所以為了滿足實際需求，需要對煙草的生產進行控制，滿足市場煙草的供給需求。而在實際的卷煙制絲過程中，為了實現對設備的有效控制，降低安全隱患，則需要合理地對自動控制技術進行運用，從而滿足自動控制的需求。基于此，本文對自動控制技術在卷煙制絲設備控制中的運用進行研究，明確自動控制技術，了解它在卷煙制絲設備控制中的具體運用，從而提高控制水平，確保相關行業的積極健康發展，滿足市場的香煙供給需求。

1 自動控制技術的研究

1.1 概念

所謂自動控制技術，就是指在無人或少人的狀態下，設備能夠按照預先設定好的方案，根據方案的設計內容進行運行，如此一來，能有效減少人工操作時的工作強度，還能全面提升相關工作效率，從而推動相關行業的積極健康發展。自動控制是工程科學的一個分支，在實際的運用中，主要是以反饋原理對動態系統的影響，促使輸出值接近我們想要的值[1]。

1.2 自動控制技術的特點

（1）全數字化通信。自動控制技術是以數字化技術為基礎實現的自動控制，所以在實際的通信過程中，使用自動控制技術可以實現數字化通信，從而滿足信息傳遞質量的提升，積極提升信息傳遞效率。

（2）開放型的互聯網絡。自動控制技術應用時，構成了一個開放型的互聯網絡，這一網絡的應用不僅滿足控制質量的提升，還能迎合相應的控制需求，符合實際工作的需求。

（3）現場設備智能化。智能化是為了自動化的發展方向，同時，也是現代自動控制的發展趨勢，相應設備的智能化水平提升也能進一步提升控制水平，確保相應的控制工作，可以在智能化設備的輔助下完成，進而全面提升控制質量[2]。

1.3 穩態特性分析

平衡狀態下，系統輸出與輸入的關系可以用公式（1）描述：

Y（t=∞）=f（x）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

公式中，y（∞）用于描述穩態輸出，而x則是用于描述輸入。

另外，為了確保自動控制的功能，還要對相應的內容進行分析，本文所選系統中，配置了多地控制電路，該電路有效提升了系統的安全系數，降低了安全隱患，確保了系統的安全[3]。

1.4 以太網的技術特點

（1）全開放、全數字化的網絡，以太網在實際的工作中，遵照不同廠商設備的協議，能夠實現互聯，從而保證網絡連接的暢通性。

（2）以太網能實現對工業控制網絡與企業信息網絡的無縫連接，進而可以形成一個企業級管控一體化的全開放網絡，滿足實際工作的基本需求，全面提升網絡的運行質量，確保自動控制水平的提升。

（3）軟硬件成本相對較低。因為工業以太網的相關技術都比較成熟，支持以太網的相應軟硬件都有較高的普適性，所以用戶在使用過程中，會有更多的選擇，如此一來，也就能降低軟硬件的成本問題[4]。

（4）通信速率相對較高。自動控制中為了保證控制水平，需要對自動控制的通信速率進行控制，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，進而保證信息的完整，確保信息的可用性和可靠性。以太網在實際的傳輸過程中，通信速率為10M、100M，甚至還有千兆以太網10G以太網等，都能符合實際信息傳遞的需求，并且保證信息傳遞的質量[5]。

2 卷煙制絲設備控制系統研究

自動控制不僅要滿足設備的需要，還要實現對設備的故障診斷，促使設備出現故障時，維護人員能夠在第一時間到達故障現場，實現對故障的處置，避免故障進一步擴大，從而保證卷煙制絲的效率和安全。另外，控制系統還要具備管理人員的查看功能，確保管理人員訪問系統時，能夠在系統中調用相應的設備運行信息，根據運行信息能夠得到設備的工作情況，查看設備是否存在故障隱患。如此才能更好地發揮控制系統的控制能力，從而滿足實際工作的相關需求。除此之外，系統還需要具備較好的控制性能，確保設備可以按照設定的控制規范運行，能減少人員對設備運行的影響，使得卷煙制絲設備能夠在控制系統的作用下正常運行。但是，結合實際可以發現，傳統的控制系統在實際的運用中存在一些不足，而這些不足會給設備的控制帶來影響，所以要引入自動控制系統，實現對設備的自動化控制，確保運行效率降低各類隱患帶來的影響[6]。

2.1 控制層組成

制絲生產的過程中，需要對工藝流程進行分段控制，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，經過分段后需要進一步對系統進行研究，從而得到每段之中都有一個電控主柜，并選擇PLC和現場總線實現對分段的合理控制，確保各個分段都能保持穩定的工作需求，同時為了保證系統的可靠性，還要選用以太網為基礎，主站控制可以進一步進行劃分，能夠將其劃分為控制柜電子儀表、電子秤和現場操作站OP等構成。為了迎合系統工作需求，還要對子站進行控制，因為子站又是網絡節點的一部分，所以需要合理地對網絡節點進行控制，確保網絡節點的功能和作用能夠得到合理的展示。

現場總線在運行期間，會將所有網絡節點聯系在一起。這樣就能使得卷煙制絲階段所有節點都能處于正常工作的狀態，并且，還能保證制絲工藝水平得到保證。因為主站控制的存在使得系統的各個階段可以實現數據交換，確保自動化控制的任務可以被順利完成。另外，為了實現網絡節點的可靠運行，還要對主控的基本設備進行選擇，一般情況下，主控選擇西門子S7系列的416-2DP的PLC，現場分布式i/o子站則選擇ET200S采集開關量實現模擬量信號，通過負載饋電和變頻器實現對電機的合理控制。這樣的控制方式能進一步提升控制水平，滿足實際工作的基本需求[7]。

實際的卷煙制絲過程中，為了保證各個段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網絡和CPU通訊，且PLC主站在實際的工作中，為了保證工作質量，需要以CP3.4-1以太網卡為基礎，通過OSM工業以太網交換機組成環網。

變頻器主要采用丹佛斯系列的變頻器，而設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網絡上，使用相應的通訊裝置，包含兩個輸入字和五個輸出字，再以交換機為基礎，實現對PLC對變頻器的自動控制，如此一來，就能提升變頻器的功能，促使變頻器可以在實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，還要結合實際需求，對變頻器展開相應的研究，從而得到變頻器需要經過合理的選擇，保證變頻器能夠在實際的工作中維持較好的工作狀態。選擇變頻器時需要結合丹佛斯系列變頻器的運行狀況，實現對變頻器的選擇，進而使得變頻器能滿足實際工作的需求。另外，不須變頻調速電機實現高性能饋電器控制。而實際的工作中，西門子饋電器可以免去電機保護開關、接觸器、大量輸入輸出接線，只需要ET200S模塊化組件，就能滿足實際工作的基本需求。如此能夠提升軟件的工作質量，并且還能在數據交換的基礎上，實現PLC對變頻器的自動控制。這樣不僅能夠實現對變頻器的控制，還能實現對系統的內部明顯簡化，實現箱內布線的合理性，同時還能對設計進行優化，最終保證系統的穩定運行，PLC控制程序的結構可靠，也就能根據實際的工藝路徑按照最小工藝靈活開機，不需要實現整段的啟停，針對同類需要預熱的設備，在生產開始之前，需要實現單機的預熱，同時，還需要保證設備不要實現啟動連鎖。制絲的工藝段空車啟動的過程中，途中若故障存在，會再次啟動自動設備，而且，在啟動的過程中，會實現倒序啟動，當物料達到相應的預熱狀態后，設備會再次重啟，而這次重啟的過程中，設備會轉變順序啟動，如此就能保證設備的安全系數，不斷降低系統工作過程中出現的隱患，確保卷煙制絲工藝的可靠，滿足實際工作需求，提升系統服務能力[9]。

2.2 監控系統

監控系統是卷煙制絲工藝中的基礎，通過監控系統能夠及時對故障問題進行查找，及時找到問題所在，并實現對問題的處置，如表1為監控計算機的硬件配置。

3 取得的成果

3.1 制絲設備的控制系統

為了能夠實現煙草的卷煙制絲的控制，滿足信息傳遞的基本需求，設備的實際操作人員與管理人員能夠及時獲取相應的數據信息，并完成對設備遠程數據的瀏覽、故障的診斷等，從而保證設備的整體控制水平，確保卷煙制絲的控制效果可以得到保證，故障診斷對整個系統具有積極的作用，故障診斷系統的研發能夠對卷煙制絲基本工藝中的相應設備的運行狀態進行監測，從而明確設備的基本狀況，避免設備出現故障后，遲遲無法找到故障點，無法實現對故障的快速處理的問題。使用故障監測系統能夠實現對故障的快速診斷，并且還能及時將設備故障信息傳遞給相應的維護人員，而維護人員則能根據實際情況，及時到達故障現場，從而快速實現對故障的處理，降低故障給卷煙制絲工藝中設備的控制效果帶來影響，確保設備能夠處于較好的工作狀態[10]。

3.2 控制結構的研究

控制結構同樣是自動控制中的重要內容，主要是以上部分內容為基礎，實現對控制結構的構建，控制結構中每一段都有一個電控主柜，同時，主站可以進一步劃分為：分布式控制箱、控制柜、智能儀表等。這些基礎部分構成了整個系統。為了滿足實際任務需求，還要合理地對系統進行優化分析，從而滿足實際工作的需求。

3.3 成果分析

通過對卷煙制絲工藝的自動控制系統的研究，發現在信息采集中，使用分散型現場總線控制方式，有效地改善了卷煙制絲過程中的加工水平，并且實現了對故障的快速處理，降低了故障給卷煙制絲帶來的影響，確保了設備能夠始終處于較好的狀態下，降低隱患的發生概率。

4 結束語

本文結合實際情況對卷煙制絲工藝流程進行了簡單的分析，從而得到：為了保證卷煙制絲的自動控制水平，需要結合實際工作的需求，對卷煙制絲的工藝進行控制，在保證自動化控制水平的基礎上，還要對相應的故障診斷系統進行構建，如此能保證設備的工作質量，積極推動卷煙制絲的工作效率，降低過程中的各類隱患。

參考文獻：

[1] 張斌，姜濤，曹倩倩，等.自動控制技術在卷煙制絲設備控制中的應用探討[J].商品與質量， 2019（24）：183.

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[5] 陳啟富.淺談如何優化煙草制絲設備提高煙絲質量[J].中國新技術新產品，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].中國新技術新產品，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].中國新技術新產品， 2016 （10）：57-58.

[8] 關凱，孫齊，張永強.煙草制絲生產工藝精準控制的探索[J].中國機械， 2020（2）：2.

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

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

收稿日期：2021-12-05

作者簡介：張貴慶（1970—），男，山東安丘人，工程師，大學本科，主要研究方向為煙草制絲自動化。