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超高速烟草包装机械过程控制新特征探究张冲

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第4期作者：张冲

[导读] 摘要：近年来，我国经济发展水平的不断提升，人们对于烟草产品的品质要求越来越高，这在很大程度上促进了烟草包装机械的发展。所谓烟草包装机械，实际上就是包装卷烟的专用生产设备。

        红云红河烟草集团有限责任公司昆明卷烟厂云南昆明 650202
        摘要：近年来，我国经济发展水平的不断提升，人们对于烟草产品的品质要求越来越高，这在很大程度上促进了烟草包装机械的发展。所谓烟草包装机械，实际上就是包装卷烟的专用生产设备。其过程需要将烟支、商标纸、内衬纸、铝箔纸、透明质、封口拉线、包装胶等按照既定工艺流程包装成一条合格的条装烟。在此期间，为了能够达到要求，需要有相对成熟的自动化过程控制系统进行应用来实现。而原有的部分技术，譬如PLC、FZ等技术逐渐无法与包装机械所需要的精细化、高速化要求相适应。因此，超高速烟草包装机械的应用是十分必要的。在本文中，主要对以ZB48为代表的超高速烟草包装机械过程控制的新特征进行了研究与探讨，以期能够促进其科学合理的应用。
        关键词：超高速；烟草包装机械；过程控制；新特征
        1.引言
        超高速烟草包装机械的结构主要是对PC控制技术的开放式自动化系统进行了应用，其能对PC控制系统所具有的优势进行充分发挥，不仅使生产需求得以满足，而且对于生产成本的降低、生产效率的提高有着重要作用。而过程控制系统技术主要是对检测技术、控制技术、计算机技术以及其他信息技术融合在一起，通过在线检测、控制与优化生产过程，实现原材料到产品的转变，而且也极大地保证质量并避免产生较大浪费。过程控制系统产生时间比较早，随着时间流逝，其测量与控制的原理尽管未发生较大变化，但其测量装置、控制装置、信号转换却发生了较大变化。
        2.超高速烟草包装机械设备过程控制发展历程
        烟草包装机械电控系统是否稳定、处理速度快慢等因素能够对包装机械是否先进产生直接影响。现阶段，在大部分烟草企业中，主要采取的包装机械规格为每分钟400包的ZB45硬盒包装机组和ZB25软盒包装机组，在这两类包装机组中，MICRO Ⅱ系统为其控制核心。然而，我国经济发展水平的不断提升，各类新型工艺的发展，其对可靠性及速度提出了越来越高的要求，所以，上述两种机械类型的电控系统逐渐难以与实际发展需求相适应。
        我国于2006年对GD公司的XC/C600/PACK-OW机组技术进行了引进，从国产化角度上来说，其具体为ZB47包装机组，实际上，其对控制技术应用得比较多，这在很大程度上实现了机械机构的简化与机械性能的提升，其生产速度能上升到每分钟550包，将控制系统与Profibus和Profinet总线技术相结合，可促使人机界面呈现出更高的智能化。
        我国于2009年对德国F0CKE公司的FC800技术进行了引进，2012年将第一组ZB48包装机组进行了生产，该机组的组成包含了五大部分，具体为：YF64型盒包储存装置，YB48型硬盒包装机，YB518型盒外透明纸包装机，YF711商标纸堆垛输送装置，YB618型硬条及条外透明纸包装机，从整体上来看，该机组的检测点数量、执行机构数量、电机数量分别为568个、146个、48个，设计生产速度为每分钟800包。从该包装机组的设计上来看，其硬盒包装机与盒外透明纸包装机采取的设计方式为双通道设计，如此能够使包装机械的效率得以保证，而且能够在很大程度上保证机械设备的平稳运行。2017年4月和10月在昆明卷烟厂分别交付一台zb48设备，交付效率为78.17%和76.75%，交付后运行效率也都达到了85%。该机组能够平稳运行，离不开德国BECK-H0FF的为核心的嵌入式工控机技术。从某种意义上来说，该技术具有较高的控制精度，而且处理速度也是很快的，后期维修养护也相对比较简便。并且，对于很多第三方检测装置而言，此种开放式的自动化系统结构能够与主控系统更好地融合在一起，对于传统的外挂检测装置造成的不便于生产数据的统计以及维修困难等问题能够得以很好的解决。
        与ZB48包装机组类似，现如今，无论国内还是国外的烟机生产厂家，在对超高速烟草包装机械进行生产制造过程中的一个发展方向就是对IPC技术进行应用。因为该系统平台具有更快的处理速度，而且也更加的开放，能使高稳定性高速度以及可拓展等相关需求得以满足，而传统的控制系统是很难实现上述目标的。

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        3.ZB48烟草包装机组过程控制新特点
        从整体上而言，德国BECKH0FF(BECK-H0FF)公司的产品是ZB48包装机组电气控制系统控制器与总线系统的关键所在，而德国Lenze(伦茨）和Danfoss(丹佛斯）变频器是其驱动系统主要应用设备，机组的伺服控制系统主要是对德国Elau公司的产品进行了应用。
        从机组电气系统所应用的BECK-H0FF控制系统来看，其性质主要是在PC控制的基础上形成的具有开放性的自动化系统。对PC控制系统进行应用，能够更加集中的控制好机械设备中比较复杂的电控系统。机组电气的关键就是该部分，其能够有效的存储与处理通过各传感器递来的信息，之后根据有关要求，发出相关的指令便于机构有效执行。在机组中，对于控制与信息处理的硬件有着较高的配置上的要求，而且IPC人机界面是比较简明的，有着较为强大的功能，能够更好的开展数据的收集与管理工作。
        BECKH0FF公司所应用的PC控制技术形成的开放式自动化系统其组成主要包括以下几个部分：工控机、实时控制软件TwinCAT、标准的操作系统、现场总线I/O四个系统，ZB48包装机组对多个控制器进行了配备，能够使多层配套得以满足，规模相对比较大，而且控制系统也是比较完善的，从而能够形成一个控制方式不同的系统。电控系统的人机界面系统主要是立足于VisualStudio的开发，是微软开发的流行的Windows平台应用程序开发环境。
        对于该控制系统而言，能够将计算机强大的计算、记忆、逻辑判断等信息加工处理功能进行充分发挥，twin-cat控制程序是其核心，控制软件twin-cat主要是对国际标准语言IEC61131的编程体系结构进行了应用，能够将NCI、HIM、PLC、CNC等功能结合在一起，从而使其结构的适应能力得以提升，能够将各类第三方产品融合在一起。对于twin-cat软件来说，其与Windows系统是相互独立的，并与其在同一个CPU的软PLC并列运行。就算是当Windows系统发生了某些故障问题，比如出现了死机故障等，twin-cat依然能够保证运行的正常性，并且不会对整个机组的正常运行产生影响。对PLC循环扫描式的执行方式进行应用，控制好当前量；结合计算得到的控制量，通过现场总线端子模块转换等控制执行机构；再结合收集检测到的被检参数与检测状态来开展系统的管理监测工作。如此一来，循环往复，实时监控包装期间设备的运行状态，及时地检测出异常情况，并采取有效的措施对其进行妥善解决。
        在ZB48机组电控系统中有PR0FIBUS总线和SERC0S总线两种类型的结构。前者对于现场设备层之间数据的通信及其控制的实现有着重要的作用，其在ZB48中的传输速率可以高达12M波特率，连接形式主要是线性结构，通常是不允许任何支路存在的。而SERC0S总线能够在数字伺服与传动系统之间形成总线接口与协议，从而使计算机与数字伺服之间的通讯得以实现，在ZB48机组电控系统中，数据传输的完成主要是对光纤连接的形式进行利用，并形成了环形的结构。
        4.结语
        总之，随着我国经济水平的不断提升，很大程度上促进了各行各业的发展，烟草行业也不例外。在烟草企业中，烟草的包装是一项十分重要的环节。而在包装期间，包装机械有着非常重要的作用。现如今，在烟草包装机械电控系统中，对以PC控制技术为基础的开放式自动化系统进行应用已经成为其发展的一大趋势。这主要是因为，该发展趋势能使烟草包装机械高质量、高速度、高可靠性的要求得以满足，在很大程度上推动烟草包装机械逐渐朝着更加智能化、柔性化以及人性化等领域发展。
        参考文献
        [1]宋慧欣.烟草包装机械自动化新发展[J].自动化博览，2014（04）：42-45．
        [2]高圣斐.超高速烟草包装机的推烟装置探讨[J].中国包装工业，2014（18）.
        [3]张克盛.改进包装机械设计方法的新思路探讨[J].中国包装工业，2015（05）.