關于超高速煙草包裝機械過程控制的特點分析

李鵬信

摘要：我國由于人口基數多，所以對于煙草的需求量也巨大，而超高速煙草包裝機械的應用正是為了滿足這種社會需求。煙草包裝機械要將商標、內襯紙、鋁箔紙、煙支、透明塑料紙、封口線以及包裝膠按照已經規定好的制作流程進行加工，從而完成一條完整的煙。在這個過程中，自動化控制系統就發揮了巨大作用。傳統的PLC、FZ的控制技術已經不能滿足煙草包裝高速化、精簡化的需要。基于此，本文首先探討了煙草包裝機械控制的發展過程，再分析了以ZB48包裝機組為例的控制特點，最后探討了在進行煙草包裝機械控制過程中所要處理的問題。

關鍵詞：超高速;煙草包裝機械;控制;特點

引言：

因為我國人口基數較大，煙草的消耗量也同樣龐大，所以社會上生產煙草的企業也在不斷增多。對于生產煙草的企業來說，想要在煙草市場站穩腳跟，實現可持續發展，就要通過不斷提高自身的生產效率才可以實現。目前很多煙草生產企業所使用的設備以及技術相對以往來說更專業，能夠實現超高速煙草包裝，從而滿足社會龐大的需求量。但是在生產以及研發的過程當中依然存在一些問題有待解決，這就需要管理人員能夠詳細分析自身企業生產的控制系統的特點，從而優化控制方案。本文著重分析了煙草包裝機械過程控制的特點，通過提高包裝的速度和質量，來提高整體的煙草企業生產效率。

一、煙草包裝控制技術的發展過程

煙草包裝的過程控制技術集合了檢測技術、控制技術、信息技術等一起的生產技術，在煙草進行生產的過程中進行在線控制、檢測以及優化工作，將原材料加工成為可以銷售的產品。過程控制技術可以保證產品生產過程的安全性和穩定性，盡量減少原料浪費的情況。在二十世紀四十年代，國外一家公司就開始應用過程控制系統，現如今已經有了八十多年的歷史。在這幾十年的發展過程中，雖然該控制系統的測量設備以及控制的原理沒有明顯變化，但是它的信號轉換以及控制設備都得到了巨大改善。由于科學技術愈加完善，各類電子信息技術被廣泛應用到社會的方方面面，在煙草包裝過程控制這里，以現場總線控制體系和集散控制為代表的過程控制也在不斷朝著網絡智能化發展?？刂葡到y的應用同樣也經歷了很長實踐，因為很多系統控制的商家希望其他廠家可以將兩者的產品進行融合統一，從而在生產過程中賺取更多的利潤。一直到了OPC服務器出現，以PC為代表的硬件控制器、工業軟硬件連接開始應用才使互聯成為可能。不斷發展的信息技術使得原本封閉的控制系統開始打開，直到現在技術逐漸成熟[1]。

二、ZB48包裝機組過程控制特點

（一）實現開放化自動處理

ZB48包裝機組的總線控制系統和電氣控制系統都是采用了德國的產品，它的驅動控制體系以及伺服控制體系都是利用兩家不同的德國本土企業所生產出來的變頻器。ZB48包裝機組的電氣控制體系有效應用BECK-HOFF系統，該系統在PC控制技術的基礎上加上了開放性的特點，實現開放化自動控制。PC控制體系能夠快速處理傳輸的信息，其精確度較高，能夠同時整合運動控制、人機界面以及PLC與一體，從而實現集中控制較為復雜的電控系統。PC控制系統是機組處理電氣控制的核心，它能夠根據傳感器輸送的信息進行集中處理并且轉換，按照一定的程序給所要執行的機構發出消息。在機組當中，其控制和處理信息的硬件性能高、較穩定，同時還可以結合SERCOS總線、TCP/IP協議等多種通訊協約。IPC的人機界面功能多樣，可以實現多級管理控制、多個參數，從而讓操作系統更加方便地處理數據和管理數據[2]。

（二）實現集合多個控制系統

由于ZB48的開發公司在PC控制技術的基礎上實現了開放化的自動化控制，該項控制系統由四個部分組成，分別是標準的操作體系、現場總線I/O、實時控制軟件以及工控機。ZB48包裝機組通過配置多個控制器從而實現了多層配套，形成了規模較大、較完善的控制系統。這樣一個由不同控制方式所組成的系統，能夠滿足開發的網絡通信。電氣控制系統的人機界面是根據微軟開發的Windows平臺應用程序，該控制系統能夠將計算機的功能充分發揮出來，將計算機的計算、信息存儲以及邏輯判斷等功能應用到信息的處理加工當中。其應用的核心就是Twin-CAT控制程序，該控制軟件可以將NC、PLC以及CNC等多種功能合于一體，從而滿足強大的適應能力將其他第三方產品整合到其中。TwinCAT是獨立于Windows所存在的系統，并且并列使用同一個CPU的軟PLC。在這種情況下，盡管Windows系統出現死機的問題，都不會影響到TwinCAT系統的正常運行，不干擾包裝機組的使用。應用PLC的循環掃描方式，能夠達到提前控制預算的功能。根據當前所計算得到的控制量，經過現場總線的轉換功能實現控制，然后根據所收集到的檢測參數和檢測狀況進行系統管理控制。通過系統的檢測、控制和管理的過程不斷重復工作，根據程序進行動態工作，同時對包裝的材料參數以及設備情況進行檢測，及時發現異常問題并且做出緊急處理[3]。

（三）實現環形傳輸結構

ZB48機組的電控系統當中有兩種總線，分別是SERCOS和PROFIBUS總線。前者可以成為傳動系統和數字伺服之間的接口和協議，從而完成在數字伺服和計算機之間通訊。在ZB48機組電空系統當中采用光纖連接來實現數據傳輸，從而形成環形結構。后者的傳輸速度可以達到12M波特率，利用線性結構的方式進行連接，而在原則上面不能允許其他支路出現。BECKHOFF的總線系統可以通過耦合器來連接不同的輸入和輸出端來組間子站。總線端子系統替換傳統的端子形式，其具有結構緊密、減少連接的特征。總線耦合還可以實時監測到每一個下掛的電子模塊形態，如果其中一個發生故障，那么就會馬上出現故障的位置和類型，這樣就可以達到快速維修的效果?，F場的總線端子模塊、電子元件以及控制對象之間共同構成了ZB48機組電控系統外圍生產，其控制對象由生產驅動單元、執行單元以及電動機等。所測量的原件因為按照所控制好的參數、溫度、位置等物理因素轉換為電信號，再反饋給現場總線的一部分電子模塊來構成整個控制構架。

三、煙草包裝機械控制過程中所要處理的問題

過程控制在設計的過程中，每一個步驟都要經過反復推敲，反復計算每一個數據。如果其中有一個控制系統出現故障，都可能會降低整體的裝置使用性能。例如推煙裝置的控制，在設計器齒輪、推煙板的時候要按照準確的大小、位置進行安裝，這其中都需要用到電控制系統來調整。設計的每個過程、每個細節都要認真對待，這樣才能提高包裝煙草設備的使用性能和壽命，從而給生產企業帶來經濟收益[4]。

四、結束語

綜上所述，在PC基礎上的開放性自動化控制系統已經成為了煙草包裝機械過程控制的主要技術。這一技術能夠實現高速、高質量、穩定的煙草包裝，使得未來的煙草包裝機械能夠向著電子智能化、人性化的方向發展。文章通過分析了煙草包裝機械過程控制的特點，從而探究了其應用優勢，也給專家進一步優化機械提供了方向。

參考文獻

[1]李琪.淺談消費文化對煙草包裝設計的影響[J].西部皮革，2020，42（10）：6.

[2]倪敏，蔡小堯，朱玉波.煙草包裝機械可靠性設計[J].湖北農機化，2020（04）：176.

[3]李廣銳.加強煙草包裝設備維修質量管理提高經濟效益[J].裝備維修技術，2020（01）：148+170.

[4]王潤，韓洪彥.實時系統在煙草機械生產中的應用[J].南方農機，2019，50（23）：124.