关于超高速烟草包装机械过程控制的特点分析

李鹏信

摘要：我国由于人口基数多，所以對于烟草的需求量也巨大，而超高速烟草包装机械的应用正是为了满足这种社会需求。烟草包装机械要将商标、内衬纸、铝箔纸、烟支、透明塑料纸、封口线以及包装胶按照已经规定好的制作流程进行加工，从而完成一条完整的烟。在这个过程中，自动化控制系统就发挥了巨大作用。传统的PLC、FZ的控制技术已经不能满足烟草包装高速化、精简化的需要。基于此，本文首先探讨了烟草包装机械控制的发展过程，再分析了以ZB48包装机组为例的控制特点，最后探讨了在进行烟草包装机械控制过程中所要处理的问题。

关键词：超高速;烟草包装机械;控制;特点

引言：

因为我国人口基数较大，烟草的消耗量也同样庞大，所以社会上生产烟草的企业也在不断增多。对于生产烟草的企业来说，想要在烟草市场站稳脚跟，实现可持续发展，就要通过不断提高自身的生产效率才可以实现。目前很多烟草生产企业所使用的设备以及技术相对以往来说更专业，能够实现超高速烟草包装，从而满足社会庞大的需求量。但是在生产以及研发的过程当中依然存在一些问题有待解决，这就需要管理人员能够详细分析自身企业生产的控制系统的特点，从而优化控制方案。本文着重分析了烟草包装机械过程控制的特点，通过提高包装的速度和质量，来提高整体的烟草企业生产效率。

一、烟草包装控制技术的发展过程

烟草包装的过程控制技术集合了检测技术、控制技术、信息技术等一起的生产技术，在烟草进行生产的过程中进行在线控制、检测以及优化工作，将原材料加工成为可以销售的产品。过程控制技术可以保证产品生产过程的安全性和稳定性，尽量减少原料浪费的情况。在二十世纪四十年代，国外一家公司就开始应用过程控制系统，现如今已经有了八十多年的历史。在这几十年的发展过程中，虽然该控制系统的测量设备以及控制的原理没有明显变化，但是它的信号转换以及控制设备都得到了巨大改善。由于科学技术愈加完善，各类电子信息技术被广泛应用到社会的方方面面，在烟草包装过程控制这里，以现场总线控制体系和集散控制为代表的过程控制也在不断朝着网络智能化发展。控制系统的应用同样也经历了很长实践，因为很多系统控制的商家希望其他厂家可以将两者的产品进行融合统一，从而在生产过程中赚取更多的利润。一直到了OPC服务器出现，以PC为代表的硬件控制器、工业软硬件连接开始应用才使互联成为可能。不断发展的信息技术使得原本封闭的控制系统开始打开，直到现在技术逐渐成熟[1]。

二、ZB48包装机组过程控制特点

（一）实现开放化自动处理

ZB48包装机组的总线控制系统和电气控制系统都是采用了德国的产品，它的驱动控制体系以及伺服控制体系都是利用两家不同的德国本土企业所生产出来的变频器。ZB48包装机组的电气控制体系有效应用BECK-HOFF系统，该系统在PC控制技术的基础上加上了开放性的特点，实现开放化自动控制。PC控制体系能够快速处理传输的信息，其精确度较高，能够同时整合运动控制、人机界面以及PLC与一体，从而实现集中控制较为复杂的电控系统。PC控制系统是机组处理电气控制的核心，它能够根据传感器输送的信息进行集中处理并且转换，按照一定的程序给所要执行的机构发出消息。在机组当中，其控制和处理信息的硬件性能高、较稳定，同时还可以结合SERCOS总线、TCP/IP协议等多种通讯协约。IPC的人机界面功能多样，可以实现多级管理控制、多个参数，从而让操作系统更加方便地处理数据和管理数据[2]。

（二）实现集合多个控制系统

由于ZB48的开发公司在PC控制技术的基础上实现了开放化的自动化控制，该项控制系统由四个部分组成，分别是标准的操作体系、现场总线I/O、实时控制软件以及工控机。ZB48包装机组通过配置多个控制器从而实现了多层配套，形成了规模较大、较完善的控制系统。这样一个由不同控制方式所组成的系统，能够满足开发的网络通信。电气控制系统的人机界面是根据微软开发的Windows平台应用程序，该控制系统能够将计算机的功能充分发挥出来，将计算机的计算、信息存储以及逻辑判断等功能应用到信息的处理加工当中。其应用的核心就是Twin-CAT控制程序，该控制软件可以将NC、PLC以及CNC等多种功能合于一体，从而满足强大的适应能力将其他第三方产品整合到其中。TwinCAT是独立于Windows所存在的系统，并且并列使用同一个CPU的软PLC。在这种情况下，尽管Windows系统出现死机的问题，都不会影响到TwinCAT系统的正常运行，不干扰包装机组的使用。应用PLC的循环扫描方式，能够达到提前控制预算的功能。根据当前所计算得到的控制量，经过现场总线的转换功能实现控制，然后根据所收集到的检测参数和检测状况进行系统管理控制。通过系统的检测、控制和管理的过程不断重复工作，根据程序进行动态工作，同时对包装的材料参数以及设备情况进行检测，及时发现异常问题并且做出紧急处理[3]。

（三）实现环形传输结构

ZB48机组的电控系统当中有两种总线，分别是SERCOS和PROFIBUS总线。前者可以成为传动系统和数字伺服之间的接口和协议，从而完成在数字伺服和计算机之间通讯。在ZB48机组电空系统当中采用光纤连接来实现数据传输，从而形成环形结构。后者的传输速度可以达到12M波特率，利用线性结构的方式进行连接，而在原则上面不能允许其他支路出现。BECKHOFF的总线系统可以通过耦合器来连接不同的输入和输出端来组间子站。总线端子系统替换传统的端子形式，其具有结构紧密、减少连接的特征。总线耦合还可以实时监测到每一个下挂的电子模块形态，如果其中一个发生故障，那么就会马上出现故障的位置和类型，这样就可以达到快速维修的效果。现场的总线端子模块、电子元件以及控制对象之间共同构成了ZB48机组电控系统外围生产，其控制对象由生产驱动单元、执行单元以及电动机等。所测量的原件因为按照所控制好的参数、温度、位置等物理因素转换为电信号，再反馈给现场总线的一部分电子模块来构成整个控制构架。

三、烟草包装机械控制过程中所要处理的问题

过程控制在设计的过程中，每一个步骤都要经过反复推敲，反复计算每一个数据。如果其中有一个控制系统出现故障，都可能会降低整体的装置使用性能。例如推烟装置的控制，在设计器齿轮、推烟板的时候要按照准确的大小、位置进行安装，这其中都需要用到电控制系统来调整。设计的每个过程、每个细节都要认真对待，这样才能提高包装烟草设备的使用性能和寿命，从而给生产企业带来经济收益[4]。

四、结束语

综上所述，在PC基础上的开放性自动化控制系统已经成为了烟草包装机械过程控制的主要技术。这一技术能够实现高速、高质量、稳定的烟草包装，使得未来的烟草包装机械能够向着电子智能化、人性化的方向发展。文章通过分析了烟草包装机械过程控制的特点，从而探究了其应用优势，也给专家进一步优化机械提供了方向。

参考文献

[1]李琪.浅谈消费文化对烟草包装设计的影响[J].西部皮革，2020，42（10）：6.

[2]倪敏，蔡小尧，朱玉波.烟草包装机械可靠性设计[J].湖北农机化，2020（04）：176.

[3]李广锐.加强烟草包装设备维修质量管理提高经济效益[J].装备维修技术，2020（01）：148+170.

[4]王润，韩洪彦.实时系统在烟草机械生产中的应用[J].南方农机，2019，50（23）：124.