卷烟机械自动控制技术分析

常润泽

[摘    要]为扩大市场份额，丰富烟草制品种类，创建“优质、高效”的烟草生产体系，推进烟草企业可持续发展，提高卷烟机械的自动化水平显得尤为重要。文章介绍了卷烟行业现状，以卷烟生产过程与自动化水平为切入点，对卷烟机械的自动控制技术发展要求进行研究分析。

[关键词]卷烟机械;自动控制技术;发展

[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）05–00–03

Analysis on the Automatic Control Technology of Cigarette Machinery

Chang Run-ze

[Abstract]In recent years， the status of the tobacco industry in the national economy is becoming more and more prominent， but with the rapid development of economic globalization， the tobacco industry has ushered in new development opportunities and challenges.In order to expand the market share， enrich the types of tobacco products， create a "high-quality and efficient" tobacco production system， promote the sustainable development of tobacco enterprises， and improve the automation level of cigarette machinery.This paper will briefly describe the status of the cigarette industry， from the cigarette production process and automatic level as the starting point， the cigarette machinery automatic control technology development requirements for reference.

[Keywords]cigarette machinery; automatic control technology; development

煙草有害健康，但却具有一定的消费市场。在政府政策与市场经济的双重作用下，烟草企业在国民经济增长中占有特殊地位。烟草机械的自动化控制水平，对卷烟的生产规模、能源消耗、加工方式等有着决定性影响。卷烟机械技术的先进程度是衡量一个国家卷烟工业现代化水平的重要因素，直接影响卷烟产业的产品种类、质量、效益与更新速度。随着社会发展，人们的生活水平提升，对于卷烟产品的要求也越来越高，如何改善加工工艺，提高自动化控制质量成为各大烟草企业生存与发展的核心任务。

1 我国卷烟行业概况

我国的烟草产量全球第一，拥有巨大的消费市场。随着国民经济高质量发展，人们生活水平不断提升，香烟的销量水涨船高。2015年，我国的烟民超过3亿人，约为世界吸烟人口总数的1/4。如表1所示，2015-2018年，我国的烟草产量出现下滑，直到2019年稍有好转，到2020年，我国的卷烟产量达到2.39万亿支，比上一年度增长0.9%。尽管卷烟产量下滑，但税利总额整体呈逐年增加趋势。2020年，卷烟税利达到12 803亿元，比上一年度增长6.2%;规模以上企业的卷烟收入，从2015年的9 350.8亿元，增长到2020年的9 774.7亿元。虽然在2016和2017年略有下滑，但整体呈上升趋势。

我国烟草行业坚持“统一领导、垂直管理、专营专卖”原则，由国家卷烟专卖局和卷烟总公司对卷烟市场进行宏观调控、宏观决策。中国是烟草大国，这是毋庸置疑的，但与烟草强国相比，创汇能力与产销能力失衡，“大而不强”，给我国的烟草产业埋下经营危机。尤其是在加入WTO以后，外烟不断涌入我国市场，国际卷烟市场的竞争越来越激烈。因此，为抢占市场份额，提高国际竞争力，卷烟企业应深化改革创新，科学调整产销结构，理顺资产关系。卷烟产业的健康、可持续发展，为烟草种植、烟叶生产等产业的良性发展提供了基础保障，同时，也是卷烟企业优化组织架构、调整产品结构，促进烟草行业转型升级的重要驱动力。但是，吸烟毕竟有害健康，为控制卷烟行业急速扩张，国家通过提高税收的方式，发挥宏观调控经济的作用。基于此，卷烟企业应以“维护国家与消费者的利益”为价值取向，以特色卷烟为发展方向，引进现代化技术，提高烟草产品的数量与质量，保障国际市场掌控能力，稳妥推进“中式卷烟”发展道路。

2 我国卷烟机械发展现状

随着计算机技术的飞速发展，机械自动化技术的实用性、灵活性优势不断凸显，在各行各业得到了广泛应用。在卷烟生产过程中，机械技术的自动化水平直接决定了烟草企业的生产规模、生产效率以及生产质量。尤其在加入世贸之后，卷烟进口扩大，外烟大量涌入，中国卷烟供需市场发生巨大变化，国烟产业遭受不小冲击。在内外环境的双重影响下，卷烟机械的自动化水平得到高度重视，各大烟草企业对卷烟机械自动控制技术进行深入研究，并将理论成果转化为工作实效上，卷烟机械逐渐向智能化、数字化方向发展。总体来说，我国的卷烟机械经历了数据采集—系统测试—跟踪分析—查找问题—处理问题的自动化改进之路。目前，我国的卷接包变力机型的产品加工质量已经很高，这是我国卷烟机械自动化水平发生飞跃式提升的重大转折点。

我国的卷烟机械自动化主要可以分为3个阶段：①基于以往经验，研究出一套符合卷烟加工的理论，并结合生产实践与市场趋势进行创新改革，为卷烟机械自动化控制技术发展提供可靠的理论支撑;②“十五”技术改造推进工业升级，烟草企业意识到先进设备在工业生产中的重要地位，引进大量高精尖设备，持续引进高端设备，以细节为抓手，提高卷烟机械的整体自动化控制质量;③热处理技术逐渐接近国际水平，热处理设备的优化升级在很大程度上提高了卷烟机械的零部件性能，对卷烟机械自动控制技术的发展与进步提供有效推助力;④进口部件与国产部件结合，既满足了机械设备的采购要求，同时也进一步提升了机组运行的稳定性、安全性与可靠性。

随着科技的进步，市场经济的发展，卷烟行业的自动化控制技术不断优化升级。比如，在物流以及打叶复烤系统中应用集中控制技术，利用现代化管理模式，提高生产线自动化水平。再比如，采用电控柜远程控制系统，便于现场监控与维修。卷烟企业积极开展信息网络化建设，在卷烟的生产与管理过程中，提高了机械自动化控制的管控一体化水平，通过数据采集、数据处理等环节，为烟草产业的集成化发展奠定坚实基础。与此同时，现场总线控制技术的应用也在一定程度上提高了卷烟机械的自动化控制水平，促进卷烟行业高效、高质发展。

3 卷烟生产过程与自动化水平

卷烟的生产过程主要可以分为制丝与卷接包两部分。制丝环节要求烟丝要配比均匀、无杂质，湿度、水分、香料等符合各等级卷烟的工艺要求，并以提高原材料的利用率为生产目标。

烟丝加工要经过很多工序，需要多种机械设备完成。从控制角度来讲，制丝的过程就是对分散的加工顺序进行科学管理。近些年，为提高综合竞争实力，卷烟企业引进了先进的烟丝加工设备与控制技术。比如说，利用PLC技术控制烟丝加工工序，提高生产效率与质量，减少烟丝的不必要损耗。部分大型烟草企业还引进了分布控制技术，实现PLC与网络信息技术的有机结合，提高生产线的集中管理水平，基本实现烟丝加工自动化。

卷接包是按照国家标准以及行业要求，将符合标准的烟丝卷制成型并包装为成品，以便于运输、储存与销售。卷接包工艺要求烟支要经过烘干工序，在水分检测合格后，方可进行包装工序，以避免返工，造成烟丝、包装材料等的浪费。卷接包过程需要使用卷烟机、接装机以及包装机等机械设备。烟草制造车间通常会利用传送带连接包装机与卷接机，以提高卷接包的自动化水平。但是，一套卷接包设备的生产能力有限，因此，一个车间一般会有多套卷接包设备，这些设备既要独立作业，又要联动协作。传统的卷接包车间，除了烟丝可以通过机械设备供应，过滤棒、包装材料、胶水、卷烟纸、商标等辅料以及半成品、制成品等都需要人工运送。大量的手工操作，增加了车间管理的困难，辅料浪费现象严重，工作量大、工作强度高，生产效率低。卷接包工艺的自动化程度远不如制丝工序。

为保证卷烟生产效率，提高卷烟数量与质量，烟草企业应注重生产过程的自动控制水平。应通过自动显示、测量、控制、分配等工具，实现CIMS（计算机集成制造系统）与卷烟工艺的对接，科学调整自动控制网络，实现“统一管理，分级负责”，加强远程监控与管理，以及时发现生产问题，及时处理，从而提高卷烟生产过程的自动化管理质量。

4 卷烟机械自动控制技术的发展要求

4.1 网络化、智能化、数字化

（1）网络化。工业生产过程中，原材料需要经过一系列工艺工序才能加工为成品，尤其是对于结构复杂、技术要求高的产品，甚至需要经过上百道工序才能完成。有时需要一条生产线上的上百台设备加工完成，有时则需要分散到多条生产线上。就控制过程系统而言，就是要将自动化生产线分解为多个子系统。这些子系统不仅要独立、安全可靠，同时还要数据共享，协调配合整个生产线的自动化控制。卷烟机械自动控制技术的网络化要求，就是利用通讯技术搭建信息交换平台，对各子系统进行集中监控，执行操作指令，保障卷烟生产的工艺参数、生产进度与质量要求。

（2）智能化。随着工业自动化的程度不断提高，卷烟自动化生产线对于实效性的要求越来越高，各个控制子系统的任务越来越重，通过通讯技术实现集中控制无法全面满足卷烟生产要求。各子系统必须要具备独立完成自动控制任务，执行中控指令，并将技术参数、控制状态、异常报警信息等反馈给中控系统，以提高预警提示、故障排查以及决策辅助的智能化水平。卷烟生产线想要实现集散控制，提高检测设备与控制设备的智能化程度是关键。工业过程控制系统的智能化虽然减少了人工工作量，但人工干预必不可少，需要人工进行设备维护保养、传递调度指令以及辅助分析决策等。与此同时，卷烟机械自动控制系统的智能化水平的提升，使信息量增加，需要易于操作、表达清晰的人机接口作为载体。因此，卷烟机械自动控制系统的智能化发展，应以人机对话、动态指示以及大屏幕显示等功能为抓手，不断完善人机接口。

（3）数字化。在卷烟机械的自动化控制系统中有大量需要处理的控制变量，而传统的模拟传感器普遍存在信号放大、处理以及抗干扰能力差等问题，通道信号窜扰、环境气候变化等都会影响控制精度，而数据采集与误差分析不准确则会影响辅助决策的合理性。因此，提高传感器、控制器与执行器的数字化水平是卷烟机械设备实现科学分析、精准控制、效益最大化的根本保障。

卷烟机械向网络化、智能化、数字化发展，可以优化自动控制系统结构，提高生产控制的精准性与灵活性，为生产工艺变更提供便利条件，同时这也是打造柔性生产、敏捷供应的重要保障。近些年，我国积极引进卷烟机械的自动化控制技术与元器件，以提高电控系统的稳定性、可靠性与控制精度等。随着计算机技术的发展，网络信息时代来临，自动化控制系统的数据采集、处理以及分析等功能越来越完善。卷烟行业与烟草企业应通力合作，及时掌握国际烟草市场趋势，根据企业自身需求，把控卷烟机械的自动控制水平，逐渐接近国际先进水平。

4.2 实时数據的自动采集

为提高卷烟产品质量，推进产品质量追溯制度的落地落实，在卷烟机械自控制技术的应用过程中，要实现自动采集实时数据，以改进加工工艺，增强产品核心竞争力。经过多年的研发与设计，实时数据采集系统渐趋成熟，但仍存在一些问题亟需解决。比如，部分机械设备没有通讯功能，卷烟车间的数据采集与处理不全面。因此，卷烟企业需要优化网络通信结构，积极开展技术创新，不断提升自主研发能力。针对实在无法自动采集实时数据的部分设备，可以用人工采集替代。

5 结语

近几十年，我国的烟草生产总量以及烟民总量稳居世界第一，中国是烟草大国，但是与英、美等发达国家相比，在工业现代化建设上还有很大的上升空间。随着科技的进步，经济的发展，卷烟机械的自动控制技术得到快速发展，自动控制技术、网络信息技术以及物流技术在卷烟行业得到广泛应用，卷烟生产数量与生产质量得到大幅提升。在工业信息化发展的进程中，企业自动化发展成为重要推助力。卷烟企业想要健康、稳健发展，加强信息化建设，提高自动控制技术的网络化、智能化、数字化水平至关重要。因此，烟草企业应积极扩大和引进先进的卷烟机械，不断提升工业生产的自动化系统控制性能，以抢占国际烟草市场，为国民经济高质量发展注入源源不断的活力。

参考文献

[1] 李庆连.烟草机械自动控制技术的发展历程及发展方向[J].中国新技术新产品，2021（7）：1.

[2] 梁逢春，杨少华，杨进松，等.面向烟草制丝线的自动化控制系统研究分析[J].自动化技术与应用，2021（1）：100-104.