探讨自动控制技术在制丝卷烟设备中的运用

探讨自动控制技术在制丝卷烟设备中的运用

王丹,任源

山西昆明烟草有限责任公司 030000

摘要：随着科技的发展，越来越多的自动化技术被应用到了卷烟设备中，在保证产品质量的同时，还大大提高了生产效率。其中在制丝卷烟设备中运用最广泛的就是自动控制技术，由于其具有准确、可靠、反应灵敏、易于维护以及调整等优点，已经被普遍应用于各个生产环节当中。然而传统的控制方式虽然稳定可靠，但由于缺乏智能化以及网络化等特点，对操作人员及控制系统提出了较高要求。因此针对这种情况，须积极引入自动控制技术来取代传统控制方式。基于此，本文介绍了目前自动控制技术在制丝卷烟设备中应用现状以及未来发展趋势，并提出了在制丝卷烟设备中运用自动控制技术的主要优势及其面临的问题和挑战。

关键词：自动控制技术；卷烟制丝设备；控制；应用

由于制丝卷烟设备在实际生产中受到较多因素的影响，对控制系统的要求也不同于其他类型的设备。所以，为了保证生产效率的提高，必须要从实际需求出发，根据不同生产环节和设备控制需求进行有效划分。从而建立起一个合理、科学的自动控制系统，这样才能保证自动控制技术在烟草行业中发挥更大作用。

1 自动控制技术的研究

1.1 概念

自动控制技术是指利用检测设备、控制器、执行机构或变送器等控制设备，依据预先设定的程序对被控对象进行主动的控制，从而实现生产过程的自动调节或自动控制。根据使用对象和应用目的的不同，可分为连续自动化控制和离散自动化控制；根据对传感器的要求可分为有源自动控制和无源自动控制；根据数据处理方式可分为反馈式自动化控制、前馈式自动化控制和自学习式自动化；根据系统的结构形式，可分为集中式和分布式自动化技术。而我们今天要讲的，主要是一种基于计算机技术应用于工业领域中的全自动检测设备的原理及其组成。下面是自动检测系统概述：系统由传感器、执行器、控制器等组成，将输入信号转换成满足一定规格要求的电信号（如模拟信号或数字信号），然后执行机构根据这些电信号产生相应动作（如旋转、直线行走等）或按预定规律进行运动。有了这个设备，就可以实现对被控对象进行测量与数据采集、分析处理并适时加以调整或发出指令及故障报警等功能[1]。

1.2 自动控制技术的特点

自动控制是指在不需要人的直接参与下，通过检测和控制装置自动地改变或调节对象的运行状态以实现预定目标的过程。自动控制具有如下特点：1）可靠性高：自动控制系统不存在人为的失误，可以消除人为因素造成的危害。2）适应性强：系统对环境因素和对象参数的变化具有较强的适应性，使系统在很宽的范围内都能达到预定目标。3）调节精度高：调节精度是衡量自动控制性能好坏的重要指标，可以满足不同控制要求，使被控对象在任何时间、任何地点都处于最佳状态。4）节能性好：系统运行时不消耗能量，仅靠自身产生动力和电力维持运行，是典型的耗能设备。5）适应性和抗干扰性强：能适应多种干扰环境。如工业过程中各种类型、不同特性及不同功能等条件下的要求。6）操作简便、灵活方便：可使操作者不受时间和空间限制，不需要专业知识就能进行操作和管理，使操作自动化、简单化。7）节约人力资源：人在控制系统中处于辅助地位，完成某些专门任务或在某种条件下完成工作而无须直接参与控制过程。

2 当前制丝卷烟设备自动控制系统的应用现状

在目前的生产中，制丝卷烟设备自动控制系统主要应用在卷烟机、切丝机以及加料机三个设备中，这三种设备主要包括卷接机组、加料机以及切丝机三大部分。从目前来看，制丝卷烟设备自动控制系统的应用在提高生产效率的同时，还能提高生产质量和产品性能，但是就目前来看，在对其进行自动化控制过程中仍然存在一些问题。例如：由于卷烟机的运行速度快、物料质量不稳定等原因使得卷接机组的张力存在较大偏差，所以出现了加料时多加、少加等情况；由于切丝机没有对输送带速度进行有效控制，所以会出现切丝不均匀情况等等。因此，烟草企业要不断完善自动控制系统，使其能更好地适应生产。

3 卷烟制丝设备控制系统研究

3.1 控制层组成

控制层主要由工控机、组态软件和监控软件组成，通过串行通信接口与生产控制设备及 PLC连接，对设备进行检测、记录，并将数据显示在工控机上。由于监控系统为组态软件提供用户界面和使用方法，所以其开发较为简单，而控制层的主要任务是将数据发送到用户的工控机或 PLC上。运行监控软件对生产过程进行检测、记录、显示。主要用于数据采集系统和控制系统之间的数据通信以及生产过程中工艺参数的自动控制，用户可以通过组态软件实时地看到设备运行状态以及各个参数。组态软件负责生成不同操作画面和相应的程序语言，可供各种类型的编程人员使用，监控软件根据用户提供的操作界面完成对整个生产过程的监控工作[2]。

3.2 监控系统

制丝设备控制系统中监控系统是指用于生产过程自动化控制系统的通信网络，主要包括现场级监控和远程控制两部分。监控系统是制丝设备控制系统中的重要组成部分，它能够实时对制丝设备进行远程监控，对关键参数进行采集、分析和判断，并根据设定的参数进行自动调节，保证设备安全高效运行。制丝设备生产过程自动化，在制丝生产过程中需要通过各种传感器采集数据信号。这些传感器分布在制丝生产线上的各个工艺环节之中，如卷接机组、卷接包机组、加香处理机组、包装处理机组等，根据不同的工艺要求和运行需要将这些传感器采集的数据信号传输到控制中心。同时监控系统也对数据进行集中存储和分析：如通过人机界面可以观察制丝设备的实时运行状况；通过统计报表可以查询特定时间段内各条生产线上各个环节的生产数据；通过分析故障原因及趋势曲线可以判断故障点所在。这些信息都需要及时提供给操作人员，使其能够采取相应措施。另外在制丝设备控制系统中监控系统还有一套分布式数据库管理系统（DBMS）来完成这些功能。DBMS具备数据库管理、报表、报警功能以及 Web浏览功能。其核心是一台服务器和一块多功能的触摸屏组成的集成式数据库管理系统。

4 取得的成果

制丝生产线的控制系统由检测装置、控制器、执行机构和过程控制等部分组成。卷烟制丝设备的工艺控制系统，采用了先进的现场总线技术：1）数据采集与监视。工业以太网把现场设备（包括检测装置）采集到的各种工艺参数，经网络传送给中央处理器和组态网软件，以便对其进行集中监视和管理。而且现场设备可与计算机之间实现数据交换，达到了高度自动化，增强了系统运行的可靠性。2）自动控制系统。自动控制是以现代工业自动化技术为基础的自动装置，主要由计算机、传感器、可编程控制器、现场仪表和执行器等组成。系统中由 PLC等组成自动控制机构，它能根据设定的参数实现顺序动作或联锁动作。3）工艺分析与决策。在制丝生产线中一般设置了若干台工序设备（如卷接机组、打叶复卷机及箱式配丝机等）和辅助装置（如螺旋分丝机、粘片切片机等），它们能完成从原料到产品的生产过程。因此对这些设备实行在线监测和控制是很重要的，可以保证产品质量稳定，提高劳动生产率。过程中需要进行工艺参数调节或设备动作调整时，也需要对它们进行监控和管理。有些在线仪表还具有与现场直接联网功能，可通过计算机进行数据采集及历史查询等功能；还有些在线仪表具有故障报警和打印等功能[3]。

5 总结

综上所述，自动控制技术在制丝卷烟设备中的运用，是卷烟设备自动化控制发展的必然趋势。该技术已经得到了广泛应用，并且已经取得了良好效果。在未来发展过程中，自动控制技术会越来越完善，越来越成熟，并将进一步促进我国烟草业的发展。目前自动控制技术在制丝卷烟设备中已经得到了广泛运用，不仅提高了生产效率、质量，还大大减少了人力成本和原材料浪费。目前其已经被广泛运用于烟草生产的各个环节当中。通过以上分析可以看出，在未来一段时间内，自动控制技术将会更加深入地被应用到制丝卷烟设备中去，成为烟厂及烟草公司生产环节的重要组成部分。

参考文献：

[1]张贵庆.自动控制技术在卷烟制丝设备控制中的运用[J].电脑知识与技术,2022,18(19):106-107+113.

[2]彭飞.卷烟工业制丝设备对工艺质量的影响[J].现代制造技术与装备,2022,58(02):149-151.

[3]钟志民.卷烟制丝设备故障的分析和防范探讨[J].中国设备工程,2021(17):82-83.