烟草机械自动控制技术的发展历程及发展方向

李庆连

（广东梅州烟叶复烤有限公司，广东 梅州 514783）

10多年来，卷烟企业在追求技术进步的过程中，引进先进的技术装备使制丝生产、打叶复烤、卷接包的工艺和设备迅速赶上了国际先进水平，卷烟生产的自动化也达到了较高水平。如今，工业企业现代化改造的方向是全面实现企业自动化的特征，是自动控制技术、物流技术、信息技术的综合应用。发达国家已逐步实现的工业企业信息化，最初也是从企业自动化起步的，这为我们提供了很好的借鉴。因此卷烟企业的自动化是实现信息化企业的基础，自动控制技术的发展应用是近年来烟草企业关注的重点。

1 我国卷烟机械的现状

我国机械研究制造产业经过近几年的不懈努力，探索出一条从数据采集、跟踪测试、对比分析，到查找问题并提供相应解决方案的自动化方向改进提高之路。目前，国产卷接包主力机型产品实物质量已达到国外同类机型水平。一是在经验积累的基础上大胆改进设计，有的充分运用新技术，对电控系统进行了全面改造；二是通过“十五”技改，新增了高精度进口加工中心和大范围高精三座标测量机、多功能高精度测高仪等高精度测量器具；三是热处理设备有了重大技术改进，零件热处理质量水平大幅提高，同时，由于我国基础工业（原材料工业）的产品质量也有了大幅度提高，从而大大提高了烟机零件的耐用度；四是烟机产品的关键部位使用进口标准件，并对国产配套的外购件进行了筛选，提高了采购质量要求，从而大大提高了机组的稳定性与可靠性。

2 我国卷烟机械自动控制技术的发展历程

20世纪80年代初期我国卷烟企业开始引进国外先进的生产设备，全自动的进口生产线（设备）反衬出国产烟机设备在自动化水平上与国际先进水平的巨大差距。经过10多年的努力，不断采用新的自动控制技术，从继电逻辑控制，到PLC控制，再到集中监控，发展到现在的工业现场总线控制技术和管控一体化控制系统，几次大的跨越迅速缩小了与国外的差距。20世纪90年代以前，采用继电逻辑控制的制丝生产线实现了生产过程自动化，先后为卷烟企业提供了20余条继电逻辑控制的制丝生产线，提高了这些卷烟企业的制丝生产自动化水平。20世纪90年代初，PLC控制技术应用于打叶复烤和制丝生产线等，使控制系统的结构简化，可靠性、稳定性提高，卷烟企业的自动化程度逐步接近世界同行业水平。随着技术水平的不断提高，集中监控系统也应用于打叶复烤生产线和物流系统中，为生产线的生产管理提供了现代化的管理手段；先后为卷烟企业提供了10多套集中监控系统，并采用现场操作站系统取代了电控柜上的大量指示灯、操作按钮、模拟显示屏等，极大地方便了现场的操作、查询、维修等。根据企业的信息网络化的发展要求，形成了管控一体化控制系统，提出车间数据管理系统的基本构架，为车间数据采集、数据管理及卷烟企业信息集成奠定了基础。20世纪末，基于工业现场总线的控制系统，将目前世界最先进的控制技术应用于卷烟企业，现已为卷烟企业提供了近10条基于工业现场总线技术的控制系统。

3 卷烟机械自动控制技术的发展方向

为保持和增强企业竞争力，卷烟企业的技术进步必须与国际发展趋势保持同步。从国际自动控制技术发展趋势来看，随着产品市场竞争的加剧，工业企业对工业过程控制提出了更高的要求、同时新技术的发展和新产品的应用也为工业过程控制技术的发展提供了条件。

随着网络技术、通讯技术、人机接口技术等信息技术的应用，工业过程控制技术正逐步实现网络化智能化。在控制系统结构方面正开发和应用更优化的集散系统结构和网络结构；在硬件方面正开发和应用可靠性更高、速度更快、配置更灵活的控制器、通讯模块、开发维护工具等；在软件方面正开发和应用工业控制组态软件、数据管理软件、通讯软件、故障的自动诊断软件和强大的开发工具软件等。在工业过程控制中实现分散控制系统的集中监控，系统故障的自动诊断，友好的人机对话接口，生产、工艺、质量历史数据的自动采集、长期保存和追溯等，并逐步向成为企业信息集成的子系统过渡已成为工业过程控制技术正在发展的方向。

4 卷烟机械自动控制技术的发展要求

结合工业过程控制技术的发展趋势，卷烟企业的自动控制技术有以下几方面的新要求：

4.1 网络化。每种工业产品从原材料到成品的制造过程要经过十几道，甚至上百道工序才能完成，一条工业自动化生产线需要几十台，甚至上百台设备组成，某些制造工艺复杂的工业产品需要分成若干条生产线才能完成，控制的对象十分分散。对工业过程控制系统而言，必须将工业自动化生产线分解为若干个控制子系统，但这些独立的控制子系统之间如不进行有效协调、集中监控管理，整个生产线就无法正常生产。网络化就是将各个控制子系统通过通讯网络建立数据交换联系，并实现集中监控，相互协调生产、工艺、质量参数，接受管理人员的工作指令；还可以实现远程多条生产线的集中监控管理，合理调配各项生产要素，最大限度地降低制造成本。这就是建立在网络化基础上的集散型控制系统。

4.2 智能化。在复杂的工业自动化生产线中，各控制子系统的控制任务重、实时性强，不可能通过通讯网络集中控制，控制子系统必须独立完成控制任务，并向中控传送控制状态、控制参数、报警信息等，接受中控指令。另外工业过程控制系统应具有预警提示、故障寻迹提示、辅助决策等智能功能。控制器、检测设备的智能化才能使工业过程控制实现真正的集散控制。工业过程控制系统的智能化减少了人工干预，但需要人工调度指令、维护保养、分析决策等，因此仍需要人机接口；同时系统的智能化使人工工作量大大减少，信息量大大增加，需要表达清晰，操作简便、友好的人机接口，提高人员的参与程度和工作兴趣。开发具有大屏幕显示、动态指示、实物动画、人机对话等功能的更加友好的人机接口也是智能化的方向。

4.3 数字化。在工业过程控制系统中有许多控制变量需要处理，传统的模拟量传输精度低、抗干扰能力差，影响控制回路的控制精度；同时数据采集量不准确会影响数据处理及科学分析，检测器、传感器、执行器、控制器的数字化是实现精确控制和科学分析的基础。网络化、智能化、数字化使控制系统的配置简洁灵活，满足生产过程的精确控制，便于生产工艺的调整，满足多品种小批量生产的需要，适应柔性化生产和敏捷制造的潮流。近10年来国产烟草成套设备由于采用了先进的控制技术和控制器件，电控系统的可靠性、稳定性、可维护性和控制精度得到了很大的提高，并且随着计算机和网络技术的应用，电控系统的操作性和数据采集处理能力也大大提高。只要卷烟企业和烟机企业共同把握自动控制技术的发展趋势，结合烟草行业的实际需要，就能与国际先进水平保持同步。

[1]姚二民.卷烟机械[M].中国轻工业出版社，2005.

[2]李攀，张家毅.烟草科技[J]，2002，（2）.