自动控制技术在卷烟制丝设备控制中的运用

摘要：该文结合烟草行业的实际情况，对自动控制技术在卷烟制丝设备的控制中的运用进行研究，简单分析了自动控制技术的相关内容，再以此为基础，对烟草行业对卷烟制丝的设备的控制需求进行分析，最后分析自动控制技术在卷烟制丝设备控制中的运用，旨在提升卷烟制丝设备的控制水平，满足实际生产需求，最终积极推动烟草企业的健康发展。

关键词：自动控制技术;卷烟制丝;设备控制;运用

中图分类号：TP3        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）19-0106-02

烟草是很多人日常生活中不可缺少的必需品，所以为了满足实际需求，需要对烟草的生产进行控制，满足市场烟草的供给需求。而在实际的卷烟制丝过程中，为了实现对设备的有效控制，降低安全隐患，则需要合理地对自动控制技术进行运用，从而满足自动控制的需求。基于此，本文对自动控制技术在卷烟制丝设备控制中的运用进行研究，明确自动控制技术，了解它在卷烟制丝设备控制中的具体运用，从而提高控制水平，确保相关行业的积极健康发展，满足市场的香烟供给需求。

1 自动控制技术的研究

1.1 概念

所谓自动控制技术，就是指在无人或少人的状态下，设备能够按照预先设定好的方案，根据方案的设计内容进行运行，如此一来，能有效减少人工操作时的工作强度，还能全面提升相关工作效率，从而推动相关行业的积极健康发展。自动控制是工程科学的一个分支，在实际的运用中，主要是以反馈原理对动态系统的影响，促使输出值接近我们想要的值[1]。

1.2 自动控制技术的特点

（1）全数字化通信。自动控制技术是以数字化技术为基础实现的自动控制，所以在实际的通信过程中，使用自动控制技术可以实现数字化通信，从而满足信息传递质量的提升，积极提升信息传递效率。

（2）开放型的互联网络。自动控制技术应用时，构成了一个开放型的互联网络，这一网络的应用不仅满足控制质量的提升，还能迎合相应的控制需求，符合实际工作的需求。

（3）现场设备智能化。智能化是为了自动化的发展方向，同时，也是现代自动控制的发展趋势，相应设备的智能化水平提升也能进一步提升控制水平，确保相应的控制工作，可以在智能化设备的辅助下完成，进而全面提升控制质量[2]。

1.3 稳态特性分析

平衡状态下，系统输出与输入的关系可以用公式（1）描述：

Y（t=∞）=f（x）                      （1）

公式中，y（∞）用于描述稳态输出，而x则是用于描述输入。

另外，为了确保自动控制的功能，还要对相应的内容进行分析，本文所选系统中，配置了多地控制电路，该电路有效提升了系统的安全系数，降低了安全隐患，确保了系统的安全[3]。

1.4 以太网的技术特点

（1）全开放、全数字化的网络，以太网在实际的工作中，遵照不同厂商设备的协议，能够实现互联，从而保证网络连接的畅通性。

（2）以太网能实现对工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，进而可以形成一个企业级管控一体化的全开放网络，满足实际工作的基本需求，全面提升网络的运行质量，确保自动控制水平的提升。

（3）软硬件成本相对较低。因为工业以太网的相关技术都比较成熟，支持以太网的相应软硬件都有较高的普适性，所以用户在使用过程中，会有更多的选择，如此一来，也就能降低软硬件的成本问题[4]。

（4）通信速率相对较高。自动控制中为了保证控制水平，需要对自动控制的通信速率进行控制，只有具有较高的通信速率，才能保证通信过程中减少信息丢失的问题，进而保证信息的完整，确保信息的可用性和可靠性。以太网在实际的传输过程中，通信速率为10M、100M，甚至还有千兆以太网10G以太网等，都能符合实际信息传递的需求，并且保证信息传递的质量[5]。

2 卷烟制丝设备控制系统研究

自动控制不仅要满足设备的需要，还要实现对设备的故障诊断，促使设备出现故障时，维护人员能够在第一时间到达故障现场，实现对故障的处置，避免故障进一步扩大，从而保证卷烟制丝的效率和安全。另外，控制系统还要具备管理人员的查看功能，确保管理人员访问系统时，能够在系统中调用相应的设备运行信息，根据运行信息能够得到设备的工作情况，查看设备是否存在故障隐患。如此才能更好地发挥控制系统的控制能力，从而满足实际工作的相关需求。除此之外，系统还需要具备较好的控制性能，确保设备可以按照设定的控制规范运行，能减少人员对设备运行的影响，使得卷烟制丝设备能够在控制系统的作用下正常运行。但是，结合实际可以发现，传统的控制系统在实际的运用中存在一些不足，而这些不足会给设备的控制带来影响，所以要引入自动控制系统，实现对设备的自动化控制，确保运行效率降低各类隐患带来的影响[6]。

2.1 控制层组成

制丝生产的过程中，需要对工艺流程进行分段控制，具体的分段中包括真空回收段、制叶片段、制梗丝段和掺配加香段，之后还有制叶丝段、贮丝段等，经过分段后需要进一步对系统进行研究，从而得到每段之中都有一个电控主柜，并选择PLC和现场总线实现对分段的合理控制，确保各个分段都能保持稳定的工作需求，同时为了保证系统的可靠性，还要选用以太网为基础，主站控制可以进一步进行划分，能够将其划分为控制柜电子仪表、电子秤和现场操作站OP等构成。为了迎合系统工作需求，还要对子站进行控制，因为子站又是网络节点的一部分，所以需要合理地对网络节点进行控制，确保网络节点的功能和作用能够得到合理的展示。

现场总线在运行期间，会将所有网络节点联系在一起。这样就能使得卷烟制丝阶段所有节点都能处于正常工作的状态，并且，还能保证制丝工艺水平得到保证。因为主站控制的存在使得系统的各个阶段可以实现数据交换，确保自动化控制的任务可以被顺利完成。另外，为了实现网络节点的可靠运行，还要对主控的基本设备进行选择，一般情况下，主控选择西门子S7系列的416-2DP的PLC，现场分布式i/o子站则选择ET200S采集开关量实现模拟量信号，通过负载馈电和变频器实现对电机的合理控制。这样的控制方式能进一步提升控制水平，满足实际工作的基本需求[7]。

实际的卷烟制丝过程中，为了保证各个段PLC主站和其下子站的ET200S、变频器、水分仪、智能仪表等使用PROFUS-DP或者PA网络和CPU通讯，且PLC主站在实际的工作中，为了保证工作质量，需要以CP3.4-1以太网卡为基础，通过OSM工业以太网交换机组成环网。

变频器主要采用丹佛斯系列的变频器，而设备控制层中的变频器属于特殊的DP从站，STEP7软件下安装变频器GSD文件，并且还要将变频器挂在DP网络上，使用相应的通讯装置，包含两个输入字和五个输出字，再以交换机为基础，实现对PLC对变频器的自动控制，如此一来，就能提升变频器的功能，促使变频器可以在实际的工作中保持较好的工作性能[8]。

为了保证变频器的功能性和可靠性，还要结合实际需求，对变频器展开相应的研究，从而得到变频器需要经过合理的选择，保证变频器能够在实际的工作中维持较好的工作状态。选择变频器时需要结合丹佛斯系列变频器的运行状况，实现对变频器的选择，进而使得变频器能满足实际工作的需求。另外，不须变频调速电机实现高性能馈电器控制。而实际的工作中，西门子馈电器可以免去电机保护开关、接触器、大量输入输出接线，只需要ET200S模块化组件，就能满足实际工作的基本需求。如此能够提升软件的工作质量，并且还能在数据交换的基础上，实现PLC对变频器的自动控制。这样不仅能够实现对变频器的控制，还能实现对系统的内部明显简化，实现箱内布线的合理性，同时还能对设计进行优化，最终保证系统的稳定运行，PLC控制程序的结构可靠，也就能根据实际的工艺路径按照最小工艺灵活开机，不需要实现整段的启停，针对同类需要预热的设备，在生产开始之前，需要实现单机的预热，同时，还需要保证设备不要实现启动连锁。制丝的工艺段空车启动的过程中，途中若故障存在，会再次启动自动设备，而且，在启动的过程中，会实现倒序启动，当物料达到相应的预热状态后，设备会再次重启，而这次重启的过程中，设备会转变顺序启动，如此就能保证设备的安全系数，不断降低系统工作过程中出现的隐患，确保卷烟制丝工艺的可靠，满足实际工作需求，提升系统服务能力[9]。

2.2 监控系统

监控系统是卷烟制丝工艺中的基础，通过监控系统能够及时对故障问题进行查找，及时找到问题所在，并实现对问题的处置，如表1为监控计算机的硬件配置。

3 取得的成果

3.1 制丝设备的控制系统

为了能够实现烟草的卷烟制丝的控制，满足信息传递的基本需求，设备的实际操作人员与管理人员能够及时获取相应的数据信息，并完成对设备远程数据的浏览、故障的诊断等，从而保证设备的整体控制水平，确保卷烟制丝的控制效果可以得到保证，故障诊断对整个系统具有积极的作用，故障诊断系统的研发能够对卷烟制丝基本工艺中的相应设备的运行状态进行监测，从而明确设备的基本状况，避免设备出现故障后，迟迟无法找到故障点，无法实现对故障的快速处理的问题。使用故障监测系统能够实现对故障的快速诊断，并且还能及时将设备故障信息传递给相应的维护人员，而维护人员则能根据实际情况，及时到达故障现场，从而快速实现对故障的处理，降低故障给卷烟制丝工艺中设备的控制效果带来影响，确保设备能够处于较好的工作状态[10]。

3.2 控制结构的研究

控制结构同样是自动控制中的重要内容，主要是以上部分内容为基础，实现对控制结构的构建，控制结构中每一段都有一个电控主柜，同时，主站可以进一步划分为：分布式控制箱、控制柜、智能仪表等。这些基础部分构成了整个系统。为了满足实际任务需求，还要合理地对系统进行优化分析，从而满足实际工作的需求。

3.3 成果分析

通过对卷烟制丝工艺的自动控制系统的研究，发现在信息采集中，使用分散型现场总线控制方式，有效地改善了卷烟制丝过程中的加工水平，并且实现了对故障的快速处理，降低了故障给卷烟制丝带来的影响，确保了设备能够始终处于较好的状态下，降低隐患的发生概率。

4 结束语

本文结合实际情况对卷烟制丝工艺流程进行了简单的分析，从而得到：为了保证卷烟制丝的自动控制水平，需要结合实际工作的需求，对卷烟制丝的工艺进行控制，在保证自动化控制水平的基础上，还要对相应的故障诊断系统进行构建，如此能保证设备的工作质量，积极推动卷烟制丝的工作效率，降低过程中的各类隐患。

参考文献：

[1] 张斌，姜涛，曹倩倩，等.自动控制技术在卷烟制丝设备控制中的应用探讨[J].商品与质量， 2019（24）：183.

[2] 程道胜.浅述卷烟生产过程中自动化技术应用[J].科技创新与应用，2014（29）：116.

[3] 刘鹏翔.柔性控制在现代卷烟制丝生产工艺中的应用[J].山东工业技术，2019（7）：42.

[4] 查成，刘银初，陈加坤.卷烟制丝工艺的四要素管控要点探析[J].中国新技术新产品，2019（23）：69-70.

[5] 陈启富.浅谈如何优化烟草制丝设备提高烟丝质量[J].中国新技术新产品，2013（21）：115.

[6] 柳宝华，郜海民，郭书裴，等.提高烟草制丝叶片加料精度的工艺研究[J].中国新技术新产品，2016（10）：57-58.

[7] 柳宝华，郜海民，郭书裴，等.提高烟草制丝叶片加料精度的工艺研究[J].中国新技术新产品， 2016 （10）：57-58.

[8] 关凯，孙齐，张永强.烟草制丝生产工艺精准控制的探索[J].中国机械， 2020（2）：2.

[9] 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.

[10] 周健.烟草制丝设备的常见故障及处理方法[J].中小企业管理与科技，2019（8）：2.

收稿日期：2021-12-05

作者简介：张贵庆（1970—），男，山东安丘人，工程师，大学本科，主要研究方向为烟草制丝自动化。