浅谈烟草工业中的自动控制技术

浅谈烟草工业中的自动控制技术
摘要:烟草行业作为利税大户,是国民经济的支柱产业之一,如何使中国烟草业加快技术创新,立足国内市场,开拓国外市场,是烟草工业面临的首要问题。

近年来,伴随自动化技术的快速发展,实现烟草生产自动化势在必行,这不但有利于提高生产率,也能帮助企业提高管理水平。

文章着重分析了几种主流控制技术在烟草生产过程中的应用。

关键词:烟草生产自动化技术过程控制
烟草行业的消费对象和自身发展模式具有特殊性,在趋于成熟的过程中承受着来自多方面的竞争压力和挑战。

这就要求烟草厂商立足于改善烟草质量、提高产量以及完善生产管理方法。

烟草工业自动化是一个必然的趋势,将各种先进成熟的现代控制策略引入烟草生产线,无疑可以大大促进烟草行业的迅速发展。

烟草生产自动化,具体来讲分为产业管理自动化和生产自动化,而后者又是重中之重。

1 烟草生产过程的自动化控制
烟草生产过程自动化,即采用自动测量、显示、控制、生产、分配等工具,通过各种信息流达到控制生产的目的。

它需要把计算机集成制造系统(CIMS)引入烟草生产工艺流程,合理分配控制网络,实现一个总控制室远程监控各个生产分部,并及时作出决策、下达命令,从而统一管理、协调运作。

以下对一些常用的烟草控制方案作一简要分析。

1.1 现场总线技术的应用
现场总线是指在微机控制设备之间实现双向串行多节点数字通信。

现场总线系统的理念是把传感器、执行器、驱动装置等现场设备与控制系统用同一根电缆连接,并实现与高层控制设备的数据通讯和信息交互。

常用的设计模式是将控制层划分为生产管理层、集中控制层和设备控制层三个层次。

设备管理层作为最底层,以PRO FIBUS总线为载体连接智能仪表、控制面板以及I/O设备,并借助搭载现场总线接口的控制器实现对各个工艺设备的统筹控制。

集中控制层处在中间层的位置,起到承上启下的作用,它充当人机交互接口,通过中央监控计算机实现对生产线的状态检测、故障诊断、参数设定、组合操作以及报警显示等。

生产管理层是整个系统的最高层,它负责处理从多方汇集而来的信息,并完整的记录数据,生成分析图表。

现场总线技术能够实现对烟草生产过程中,诸如打叶、复烤、碎片干燥等各工艺分布线的控制、运行,并能对关键工艺参数进行精确控制。

如电机起停、伺服阀的平滑控制、开关阀通断等。

相比传统的以模拟信号传递为基础的控制系统,现场总线技术可以最大限度几声信号传输电缆的数量和铺设距离,大大降低系统安装、运行、维护成本。

1.2 自动化立体仓库
自动化立体仓库集合了机械、电气、激光、信息技术,同传统的机械物流系统相比,省去了叉车、电梯、平面仓库,节约了劳动力、提高土地利用率,实现物流自动化、网络化、智能化、信息化。

可以说自动化立体仓库是一个广阔的平台,将信息识别和传输、PLC控制、变频调速、条形码检验融合与一体,实现货物的自动堆放、自动发送,使得布局更加合理,极大提高了作业能力,实现卷烟先进先出原则,体现烟草物流高效化的特点。

某厂家统计,以库存10000托盘为例,相比普通平面仓库,自动化立体仓库占地仅为15%、工作人员只有原来的1/5、吞吐成本降低四成。

立体仓库的存储密度是普通仓库的五倍左右。

1.3 机器人视觉系统的应用
由于烟草生产线的劳动强度较大,采用机器视觉系统代替人眼能够提高准确度同时节约人力成本。

机器视觉系统包括照明系统、摄像头、图像后处理软件等。

机器视觉系统能实现非接触测量,对于观测者和被观测对象不会产生任何干扰和损害,大幅提高系统可靠性;光谱响应范围宽广,例如采用红外线测量,可以有效扩展视觉范围;实现长时间定点观测,肉眼长时间观察同一对象极易疲劳,而机器视觉系统可以在一个较长时间阶段内完成分析、测量、识别任务。

1.4 伺服技术在烟草行业中的发展
在烟草业,伺服技术多用于烟草分包传送、包装、滤棒成型、烟
草物流自动配送。

目前,防伪要求不断提高,基本的机械传动功能已面临淘汰。

例如彩膜定位包装,该系统采用高性能伺服电机和运动控制器、触摸屏,极大改善了防伪性能。

彩膜定位包装要借助高精度伺服电机,同时要求伺服电机的跟踪精度高,具有良好的机械特性和较大的刚度。

实际控制中,借助编码器实时跟踪主轴位置,主轴每旋转一周,伺服电机带动包装膜行进一个步长,一旦检测到色标,通过高速输入通道,缓存当前主轴编码器位置,并立即同预设值比较,及时将信息反馈回控制中心,并调整伺服电机参数,使检测到薄膜色标时,主轴恰好位于设定位置,实现烟盒图案和薄膜图案的精确重叠[1]。

同时伺服技术在自动配送设备中也有应用。

国外的烟草机械设备性能卓越,但造价过于昂贵。

目前,国内已有不少烟草生产厂商着手烟草设备研发工作,并取得实质性进展。

如一条130烟道生产线,伺服设备可以将香烟准确投递到输送带,再由输送带向后输送,进行打包装箱。

由于输送带运行速度较快,整条香烟打出后,还要求每个烟道打出的香烟条在传送带上均匀排布。

这就体现出伺服系统的高响应速度。

1.5 RFID自动识别技术
RFID是无线射频识别技术的简称,它通过电磁传播或电磁感应方式,使用读写设备,采用非接触方式对电子标签进行读取ID信息和数据写入任务。

RFID区别于传统条码的关键点在于,它摒弃了传统光学
方法识读,而是通过电波方式在机器和标p2 结语
当前时代,高新技术逐渐占据主导地位,各大企业求发展、讲效率,烟草行业作为传统工业迫切需要借助先进的控制技术改善原有生产、管理模式,整合改造业务流程。

伴随经济全球化的脚步,提高产品质量、降低成本、不断施行技术创新将是烟草企业生存发展的首要目标。

参考文献
[1] 中国自动化网市场研究部.伺服行业应用系列报告:烟草,扑朔迷离[J].冶金经济与管理,2011(6).
[2] 姚庆丰.烟草生产过程自动化系统解析[J].中国高新技术企业,2011(18).。