李鵬信

摘要：我國由于人口基數(shù)多，所以對(duì)于煙草的需求量也巨大，而超高速煙草包裝機(jī)械的應(yīng)用正是為了滿足這種社會(huì)需求。煙草包裝機(jī)械要將商標(biāo)、內(nèi)襯紙、鋁箔紙、煙支、透明塑料紙、封口線以及包裝膠按照已經(jīng)規(guī)定好的制作流程進(jìn)行加工，從而完成一條完整的煙。在這個(gè)過程中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)就發(fā)揮了巨大作用。傳統(tǒng)的PLC、FZ的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足煙草包裝高速化、精簡化的需要?；诖耍疚氖紫忍接懥藷煵莅b機(jī)械控制的發(fā)展過程，再分析了以ZB48包裝機(jī)組為例的控制特點(diǎn)，最后探討了在進(jìn)行煙草包裝機(jī)械控制過程中所要處理的問題。

關(guān)鍵詞：超高速;煙草包裝機(jī)械;控制;特點(diǎn)

引言：

因?yàn)槲覈丝诨鶖?shù)較大，煙草的消耗量也同樣龐大，所以社會(huì)上生產(chǎn)煙草的企業(yè)也在不斷增多。對(duì)于生產(chǎn)煙草的企業(yè)來說，想要在煙草市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，就要通過不斷提高自身的生產(chǎn)效率才可以實(shí)現(xiàn)。目前很多煙草生產(chǎn)企業(yè)所使用的設(shè)備以及技術(shù)相對(duì)以往來說更專業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)超高速煙草包裝，從而滿足社會(huì)龐大的需求量。但是在生產(chǎn)以及研發(fā)的過程當(dāng)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(xì)分析自身企業(yè)生產(chǎn)的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，從而優(yōu)化控制方案。本文著重分析了煙草包裝機(jī)械過程控制的特點(diǎn)，通過提高包裝的速度和質(zhì)量，來提高整體的煙草企業(yè)生產(chǎn)效率。

一、煙草包裝控制技術(shù)的發(fā)展過程

煙草包裝的過程控制技術(shù)集合了檢測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等一起的生產(chǎn)技術(shù)，在煙草進(jìn)行生產(chǎn)的過程中進(jìn)行在線控制、檢測(cè)以及優(yōu)化工作，將原材料加工成為可以銷售的產(chǎn)品。過程控制技術(shù)可以保證產(chǎn)品生產(chǎn)過程的安全性和穩(wěn)定性，盡量減少原料浪費(fèi)的情況。在二十世紀(jì)四十年代，國外一家公司就開始應(yīng)用過程控制系統(tǒng)，現(xiàn)如今已經(jīng)有了八十多年的歷史。在這幾十年的發(fā)展過程中，雖然該控制系統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備以及控制的原理沒有明顯變化，但是它的信號(hào)轉(zhuǎn)換以及控制設(shè)備都得到了巨大改善。由于科學(xué)技術(shù)愈加完善，各類電子信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到社會(huì)的方方面面，在煙草包裝過程控制這里，以現(xiàn)場(chǎng)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(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用同樣也經(jīng)歷了很長實(shí)踐，因?yàn)楹芏嘞到y(tǒng)控制的商家希望其他廠家可以將兩者的產(chǎn)品進(jìn)行融合統(tǒng)一，從而在生產(chǎn)過程中賺取更多的利潤。一直到了OPC服務(wù)器出現(xiàn)，以PC為代表的硬件控制器、工業(yè)軟硬件連接開始應(yīng)用才使互聯(lián)成為可能。不斷發(fā)展的信息技術(shù)使得原本封閉的控制系統(tǒng)開始打開，直到現(xiàn)在技術(shù)逐漸成熟[1]。

二、ZB48包裝機(jī)組過程控制特點(diǎn)

（一）實(shí)現(xiàn)開放化自動(dòng)處理

ZB48包裝機(jī)組的總線控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)都是采用了德國的產(chǎn)品，它的驅(qū)動(dòng)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(yè)所生產(chǎn)出來的變頻器。ZB48包裝機(jī)組的電氣控制體系有效應(yīng)用BECK-HOFF系統(tǒng)，該系統(tǒng)在PC控制技術(shù)的基礎(chǔ)上加上了開放性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開放化自動(dòng)控制。PC控制體系能夠快速處理傳輸?shù)男畔?，其精確度較高，能夠同時(shí)整合運(yùn)動(dòng)控制、人機(jī)界面以及PLC與一體，從而實(shí)現(xiàn)集中控制較為復(fù)雜的電控系統(tǒng)。PC控制系統(tǒng)是機(jī)組處理電氣控制的核心，它能夠根據(jù)傳感器輸送的信息進(jìn)行集中處理并且轉(zhuǎn)換，按照一定的程序給所要執(zhí)行的機(jī)構(gòu)發(fā)出消息。在機(jī)組當(dāng)中，其控制和處理信息的硬件性能高、較穩(wěn)定，同時(shí)還可以結(jié)合SERCOS總線、TCP/IP協(xié)議等多種通訊協(xié)約。IPC的人機(jī)界面功能多樣，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)管理控制、多個(gè)參數(shù)，從而讓操作系統(tǒng)更加方便地處理數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)[2]。

（二）實(shí)現(xiàn)集合多個(gè)控制系統(tǒng)

由于ZB48的開發(fā)公司在PC控制技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了開放化的自動(dòng)化控制，該項(xiàng)控制系統(tǒng)由四個(gè)部分組成，分別是標(biāo)準(zhǔn)的操作體系、現(xiàn)場(chǎng)總線I/O、實(shí)時(shí)控制軟件以及工控機(jī)。ZB48包裝機(jī)組通過配置多個(gè)控制器從而實(shí)現(xiàn)了多層配套，形成了規(guī)模較大、較完善的控制系統(tǒng)。這樣一個(gè)由不同控制方式所組成的系統(tǒng)，能夠滿足開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信。電氣控制系統(tǒng)的人機(jī)界面是根據(jù)微軟開發(fā)的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序，該控制系統(tǒng)能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)的功能充分發(fā)揮出來，將計(jì)算機(jī)的計(jì)算、信息存儲(chǔ)以及邏輯判斷等功能應(yīng)用到信息的處理加工當(dāng)中。其應(yīng)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(qiáng)大的適應(yīng)能力將其他第三方產(chǎn)品整合到其中。TwinCAT是獨(dú)立于Windows所存在的系統(tǒng)，并且并列使用同一個(gè)CPU的軟PLC。在這種情況下，盡管Windows系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)的問題，都不會(huì)影響到TwinCAT系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不干擾包裝機(jī)組的使用。應(yīng)用PLC的循環(huán)掃描方式，能夠達(dá)到提前控制預(yù)算的功能。根據(jù)當(dāng)前所計(jì)算得到的控制量，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線的轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)控制，然后根據(jù)所收集到的檢測(cè)參數(shù)和檢測(cè)狀況進(jìn)行系統(tǒng)管理控制。通過系統(tǒng)的檢測(cè)、控制和管理的過程不斷重復(fù)工作，根據(jù)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)工作，同時(shí)對(duì)包裝的材料參數(shù)以及設(shè)備情況進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常問題并且做出緊急處理[3]。

（三）實(shí)現(xiàn)環(huán)形傳輸結(jié)構(gòu)

ZB48機(jī)組的電控系統(tǒng)當(dāng)中有兩種總線，分別是SERCOS和PROFIBUS總線。前者可以成為傳動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)字伺服之間的接口和協(xié)議，從而完成在數(shù)字伺服和計(jì)算機(jī)之間通訊。在ZB48機(jī)組電空系統(tǒng)當(dāng)中采用光纖連接來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，從而形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。后者的傳輸速度可以達(dá)到12M波特率，利用線性結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行連接，而在原則上面不能允許其他支路出現(xiàn)。BECKHOFF的總線系統(tǒng)可以通過耦合器來連接不同的輸入和輸出端來組間子站?？偩€端子系統(tǒng)替換傳統(tǒng)的端子形式，其具有結(jié)構(gòu)緊密、減少連接的特征?？偩€耦合還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到每一個(gè)下掛的電子模塊形態(tài)，如果其中一個(gè)發(fā)生故障，那么就會(huì)馬上出現(xiàn)故障的位置和類型，這樣就可以達(dá)到快速維修的效果?，F(xiàn)場(chǎng)的總線端子模塊、電子元件以及控制對(duì)象之間共同構(gòu)成了ZB48機(jī)組電控系統(tǒng)外圍生產(chǎn)，其控制對(duì)象由生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)單元、執(zhí)行單元以及電動(dòng)機(jī)等。所測(cè)量的原件因?yàn)榘凑账刂坪玫膮?shù)、溫度、位置等物理因素轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再反饋給現(xiàn)場(chǎng)總線的一部分電子模塊來構(gòu)成整個(gè)控制構(gòu)架。

三、煙草包裝機(jī)械控制過程中所要處理的問題

過程控制在設(shè)計(jì)的過程中，每一個(gè)步驟都要經(jīng)過反復(fù)推敲，反復(fù)計(jì)算每一個(gè)數(shù)據(jù)。如果其中有一個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，都可能會(huì)降低整體的裝置使用性能。例如推煙裝置的控制，在設(shè)計(jì)器齒輪、推煙板的時(shí)候要按照準(zhǔn)確的大小、位置進(jìn)行安裝，這其中都需要用到電控制系統(tǒng)來調(diào)整。設(shè)計(jì)的每個(gè)過程、每個(gè)細(xì)節(jié)都要認(rèn)真對(duì)待，這樣才能提高包裝煙草設(shè)備的使用性能和壽命，從而給生產(chǎn)企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)收益[4]。

四、結(jié)束語

綜上所述，在PC基礎(chǔ)上的開放性自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了煙草包裝機(jī)械過程控制的主要技術(shù)。這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高質(zhì)量、穩(wěn)定的煙草包裝，使得未來的煙草包裝機(jī)械能夠向著電子智能化、人性化的方向發(fā)展。文章通過分析了煙草包裝機(jī)械過程控制的特點(diǎn)，從而探究了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，也給專家進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械提供了方向。

參考文獻(xiàn)

[1]李琪.淺談消費(fèi)文化對(duì)煙草包裝設(shè)計(jì)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(jī)械可靠性設(shè)計(jì)[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（04）：176.

[3]李廣銳.加強(qiáng)煙草包裝設(shè)備維修質(zhì)量管理提高經(jīng)濟(jì)效益[J].裝備維修技術(shù)，2020（01）：148+170.

[4]王潤，韓洪彥.實(shí)時(shí)系統(tǒng)在煙草機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：124.