卷煙機械自動控制技術分析

常潤澤

[摘 ? ?要]為擴大市場份額，豐富煙草制品種類，創建“優質、高效”的煙草生產體系，推進煙草企業可持續發展，提高卷煙機械的自動化水平顯得尤為重要。文章介紹了卷煙行業現狀，以卷煙生產過程與自動化水平為切入點，對卷煙機械的自動控制技術發展要求進行研究分析。

[關鍵詞]卷煙機械;自動控制技術;發展

[中圖分類號]TP273 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）05–00–03

Analysis on the Automatic Control Technology of Cigarette Machinery

Chang Run-ze

[Abstract]In recent years， the status of the tobacco industry in the national economy is becoming more and more prominent， but with the rapid development of economic globalization， the tobacco industry has ushered in new development opportunities and challenges.In order to expand the market share， enrich the types of tobacco products， create a "high-quality and efficient" tobacco production system， promote the sustainable development of tobacco enterprises， and improve the automation level of cigarette machinery.This paper will briefly describe the status of the cigarette industry， from the cigarette production process and automatic level as the starting point， the cigarette machinery automatic control technology development requirements for reference.

[Keywords]cigarette machinery; automatic control technology; development

煙草有害健康，但卻具有一定的消費市場。在政府政策與市場經濟的雙重作用下，煙草企業在國民經濟增長中占有特殊地位。煙草機械的自動化控制水平，對卷煙的生產規模、能源消耗、加工方式等有著決定性影響。卷煙機械技術的先進程度是衡量一個國家卷煙工業現代化水平的重要因素，直接影響卷煙產業的產品種類、質量、效益與更新速度。隨著社會發展，人們的生活水平提升，對于卷煙產品的要求也越來越高，如何改善加工工藝，提高自動化控制質量成為各大煙草企業生存與發展的核心任務。

1 我國卷煙行業概況

我國的煙草產量全球第一，擁有巨大的消費市場。隨著國民經濟高質量發展，人們生活水平不斷提升，香煙的銷量水漲船高。2015年，我國的煙民超過3億人，約為世界吸煙人口總數的1/4。如表1所示，2015-2018年，我國的煙草產量出現下滑，直到2019年稍有好轉，到2020年，我國的卷煙產量達到2.39萬億支，比上一年度增長0.9%。盡管卷煙產量下滑，但稅利總額整體呈逐年增加趨勢。2020年，卷煙稅利達到12 803億元，比上一年度增長6.2%;規模以上企業的卷煙收入，從2015年的9 350.8億元，增長到2020年的9 774.7億元。雖然在2016和2017年略有下滑，但整體呈上升趨勢。

我國煙草行業堅持“統一領導、垂直管理、專營專賣”原則，由國家卷煙專賣局和卷煙總公司對卷煙市場進行宏觀調控、宏觀決策。中國是煙草大國，這是毋庸置疑的，但與煙草強國相比，創匯能力與產銷能力失衡，“大而不強”，給我國的煙草產業埋下經營危機。尤其是在加入WTO以后，外煙不斷涌入我國市場，國際卷煙市場的競爭越來越激烈。因此，為搶占市場份額，提高國際競爭力，卷煙企業應深化改革創新，科學調整產銷結構，理順資產關系。卷煙產業的健康、可持續發展，為煙草種植、煙葉生產等產業的良性發展提供了基礎保障，同時，也是卷煙企業優化組織架構、調整產品結構，促進煙草行業轉型升級的重要驅動力。但是，吸煙畢竟有害健康，為控制卷煙行業急速擴張，國家通過提高稅收的方式，發揮宏觀調控經濟的作用。基于此，卷煙企業應以“維護國家與消費者的利益”為價值取向，以特色卷煙為發展方向，引進現代化技術，提高煙草產品的數量與質量，保障國際市場掌控能力，穩妥推進“中式卷煙”發展道路。

2 我國卷煙機械發展現狀

隨著計算機技術的飛速發展，機械自動化技術的實用性、靈活性優勢不斷凸顯，在各行各業得到了廣泛應用。在卷煙生產過程中，機械技術的自動化水平直接決定了煙草企業的生產規模、生產效率以及生產質量。尤其在加入世貿之后，卷煙進口擴大，外煙大量涌入，中國卷煙供需市場發生巨大變化，國煙產業遭受不小沖擊。在內外環境的雙重影響下，卷煙機械的自動化水平得到高度重視，各大煙草企業對卷煙機械自動控制技術進行深入研究，并將理論成果轉化為工作實效上，卷煙機械逐漸向智能化、數字化方向發展。總體來說，我國的卷煙機械經歷了數據采集—系統測試—跟蹤分析—查找問題—處理問題的自動化改進之路。目前，我國的卷接包變力機型的產品加工質量已經很高，這是我國卷煙機械自動化水平發生飛躍式提升的重大轉折點。

我國的卷煙機械自動化主要可以分為3個階段：①基于以往經驗，研究出一套符合卷煙加工的理論，并結合生產實踐與市場趨勢進行創新改革，為卷煙機械自動化控制技術發展提供可靠的理論支撐;②“十五”技術改造推進工業升級，煙草企業意識到先進設備在工業生產中的重要地位，引進大量高精尖設備，持續引進高端設備，以細節為抓手，提高卷煙機械的整體自動化控制質量;③熱處理技術逐漸接近國際水平，熱處理設備的優化升級在很大程度上提高了卷煙機械的零部件性能，對卷煙機械自動控制技術的發展與進步提供有效推助力;④進口部件與國產部件結合，既滿足了機械設備的采購要求，同時也進一步提升了機組運行的穩定性、安全性與可靠性。

隨著科技的進步，市場經濟的發展，卷煙行業的自動化控制技術不斷優化升級。比如，在物流以及打葉復烤系統中應用集中控制技術，利用現代化管理模式，提高生產線自動化水平。再比如，采用電控柜遠程控制系統，便于現場監控與維修。卷煙企業積極開展信息網絡化建設，在卷煙的生產與管理過程中，提高了機械自動化控制的管控一體化水平，通過數據采集、數據處理等環節，為煙草產業的集成化發展奠定堅實基礎。與此同時，現場總線控制技術的應用也在一定程度上提高了卷煙機械的自動化控制水平，促進卷煙行業高效、高質發展。

3 卷煙生產過程與自動化水平

卷煙的生產過程主要可以分為制絲與卷接包兩部分。制絲環節要求煙絲要配比均勻、無雜質，濕度、水分、香料等符合各等級卷煙的工藝要求，并以提高原材料的利用率為生產目標。

煙絲加工要經過很多工序，需要多種機械設備完成。從控制角度來講，制絲的過程就是對分散的加工順序進行科學管理。近些年，為提高綜合競爭實力，卷煙企業引進了先進的煙絲加工設備與控制技術。比如說，利用PLC技術控制煙絲加工工序，提高生產效率與質量，減少煙絲的不必要損耗。部分大型煙草企業還引進了分布控制技術，實現PLC與網絡信息技術的有機結合，提高生產線的集中管理水平，基本實現煙絲加工自動化。

卷接包是按照國家標準以及行業要求，將符合標準的煙絲卷制成型并包裝為成品，以便于運輸、儲存與銷售。卷接包工藝要求煙支要經過烘干工序，在水分檢測合格后，方可進行包裝工序，以避免返工，造成煙絲、包裝材料等的浪費。卷接包過程需要使用卷煙機、接裝機以及包裝機等機械設備。煙草制造車間通常會利用傳送帶連接包裝機與卷接機，以提高卷接包的自動化水平。但是，一套卷接包設備的生產能力有限，因此，一個車間一般會有多套卷接包設備，這些設備既要獨立作業，又要聯動協作。傳統的卷接包車間，除了煙絲可以通過機械設備供應，過濾棒、包裝材料、膠水、卷煙紙、商標等輔料以及半成品、制成品等都需要人工運送。大量的手工操作，增加了車間管理的困難，輔料浪費現象嚴重，工作量大、工作強度高，生產效率低。卷接包工藝的自動化程度遠不如制絲工序。

為保證卷煙生產效率，提高卷煙數量與質量，煙草企業應注重生產過程的自動控制水平。應通過自動顯示、測量、控制、分配等工具，實現CIMS（計算機集成制造系統）與卷煙工藝的對接，科學調整自動控制網絡，實現“統一管理，分級負責”，加強遠程監控與管理，以及時發現生產問題，及時處理，從而提高卷煙生產過程的自動化管理質量。

4 卷煙機械自動控制技術的發展要求

4.1 網絡化、智能化、數字化

（1）網絡化。工業生產過程中，原材料需要經過一系列工藝工序才能加工為成品，尤其是對于結構復雜、技術要求高的產品，甚至需要經過上百道工序才能完成。有時需要一條生產線上的上百臺設備加工完成，有時則需要分散到多條生產線上。就控制過程系統而言，就是要將自動化生產線分解為多個子系統。這些子系統不僅要獨立、安全可靠，同時還要數據共享，協調配合整個生產線的自動化控制。卷煙機械自動控制技術的網絡化要求，就是利用通訊技術搭建信息交換平臺，對各子系統進行集中監控，執行操作指令，保障卷煙生產的工藝參數、生產進度與質量要求。

（2）智能化。隨著工業自動化的程度不斷提高，卷煙自動化生產線對于實效性的要求越來越高，各個控制子系統的任務越來越重，通過通訊技術實現集中控制無法全面滿足卷煙生產要求。各子系統必須要具備獨立完成自動控制任務，執行中控指令，并將技術參數、控制狀態、異常報警信息等反饋給中控系統，以提高預警提示、故障排查以及決策輔助的智能化水平。卷煙生產線想要實現集散控制，提高檢測設備與控制設備的智能化程度是關鍵。工業過程控制系統的智能化雖然減少了人工工作量，但人工干預必不可少，需要人工進行設備維護保養、傳遞調度指令以及輔助分析決策等。與此同時，卷煙機械自動控制系統的智能化水平的提升，使信息量增加，需要易于操作、表達清晰的人機接口作為載體。因此，卷煙機械自動控制系統的智能化發展，應以人機對話、動態指示以及大屏幕顯示等功能為抓手，不斷完善人機接口。

（3）數字化。在卷煙機械的自動化控制系統中有大量需要處理的控制變量，而傳統的模擬傳感器普遍存在信號放大、處理以及抗干擾能力差等問題，通道信號竄擾、環境氣候變化等都會影響控制精度，而數據采集與誤差分析不準確則會影響輔助決策的合理性。因此，提高傳感器、控制器與執行器的數字化水平是卷煙機械設備實現科學分析、精準控制、效益最大化的根本保障。

卷煙機械向網絡化、智能化、數字化發展，可以優化自動控制系統結構，提高生產控制的精準性與靈活性，為生產工藝變更提供便利條件，同時這也是打造柔性生產、敏捷供應的重要保障。近些年，我國積極引進卷煙機械的自動化控制技術與元器件，以提高電控系統的穩定性、可靠性與控制精度等。隨著計算機技術的發展，網絡信息時代來臨，自動化控制系統的數據采集、處理以及分析等功能越來越完善。卷煙行業與煙草企業應通力合作，及時掌握國際煙草市場趨勢，根據企業自身需求，把控卷煙機械的自動控制水平，逐漸接近國際先進水平。

4.2 實時數據的自動采集

為提高卷煙產品質量，推進產品質量追溯制度的落地落實，在卷煙機械自控制技術的應用過程中，要實現自動采集實時數據，以改進加工工藝，增強產品核心競爭力。經過多年的研發與設計，實時數據采集系統漸趨成熟，但仍存在一些問題亟需解決。比如，部分機械設備沒有通訊功能，卷煙車間的數據采集與處理不全面。因此，卷煙企業需要優化網絡通信結構，積極開展技術創新，不斷提升自主研發能力。針對實在無法自動采集實時數據的部分設備，可以用人工采集替代。

5 結語

近幾十年，我國的煙草生產總量以及煙民總量穩居世界第一，中國是煙草大國，但是與英、美等發達國家相比，在工業現代化建設上還有很大的上升空間。隨著科技的進步，經濟的發展，卷煙機械的自動控制技術得到快速發展，自動控制技術、網絡信息技術以及物流技術在卷煙行業得到廣泛應用，卷煙生產數量與生產質量得到大幅提升。在工業信息化發展的進程中，企業自動化發展成為重要推助力。卷煙企業想要健康、穩健發展，加強信息化建設，提高自動控制技術的網絡化、智能化、數字化水平至關重要。因此，煙草企業應積極擴大和引進先進的卷煙機械，不斷提升工業生產的自動化系統控制性能，以搶占國際煙草市場，為國民經濟高質量發展注入源源不斷的活力。

參考文獻

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