摘要：我国是烟草大国，在科技不断优化创新发展的引领下，烟草生产设备得到了实质性的改进提升，尤其是卷烟机对自动控制技术的科学性引用，强有力地推动了烟草行业的自动化深化发展，这不仅促使烟草行业迈向了新的发展里程，同时促进了烟草的生产效率和产品质量同步提升，但是目前还处在烟草生产自动化初步发展阶段，卷烟机械自动控制技术仍然任重道远，所以本文主要探讨卷烟机PLC电气控制系统模块设计，并探索卷烟机械自动控制技术发展的具体要求。

关键词：卷烟;机械自动控制;技术分析;

自动化是烟草行业发展的必经之路，而自动控制技术在烟草生产设备中的应用，是烟草行业自动化发展的基本条件，鉴于PLC电气控制系统在现阶段机械自动化中的应用颇为广泛，因此很有必要深入研究卷烟机主电机、变频调速等各个PLC电气控制系统模块的具体设计方法，而且也需要加强卷烟机自动控制技术的发展和探索。

1 电气自动化控制系统及其设计的相关概述

1.1 电气自动化控制系统的组成模块

简单来说， 电气自动化控制系统是指以计算机技术为建立基础、以实现对电力设备的管理控制为目的的系统， 其组成模块包括：增强电气元件性能、提高操作便捷度的P L C控制模块;对系统进行欠压过压保护的信号采集与调理模块;对电气设备实时运行状态进行监控的传感器模块;对数据信息进行整合和处理的中央控制系统。

1.2 其设计需满足的基本要求

对电气自动化控制系统的设计应满足两个基本要求：第一， 应采用分布式设计方式， 分布式开放结构可以使各组成模块具备相对独立性， 从而使得监测、控制等工作不会相互影响， 进而保证系统运行的效率;第二， 需具备兼容性与可扩展性， 保证系统的兼容性是为了使系统相关配置具有高度灵活性， 从而更好地服务于企业等用户的个性化需求， 而保证系统的可扩展性则是适应用户在扩充系统规模和功能方面需求的必然要求。

2 我国现有卷烟机组概述

2.1卷烟机组的电控系统

国产卷烟机组的电控系统主要由Yj17卷烟机、接装机组成，机组的电控系统主要分为四个部分：第一，PLC控制柜。主要负责完成全部的生产工艺;第二，人机界面HMI。主要负责对卷烟生产全过程数据的监控，具有人机交互的功能;第三，CIS卷烟质量检测系统。主要负责对烟支质量的检测判断和识别，并对不正规的烟品进行及时剔除;第四，SRM重量控制系统。主要是对烟支的重量进行控制。

2.2卷烟机组的PLC硬件组成

国产卷烟机组的PLC结构选用的是S7-400，下设多个从站，分别位于VE、SE和MAX中。基于SE和MAX对实时效率和速度要求高，在从站中一般需要配置独立的CPU模块。主站和从站ET200M、阀岛。变频器等共同构成控制层。人机界面、卷烟质量检测系统以及重量控制系统通过总线的连接共同构成管理层。

3 方案设计

经过公司内部技术人员讨论，就项目改造方案的可行性、可靠性、先进性进行分析，对卷烟机整体电控系统做出更科学、合理的架构，同时解决或改善以上出现的异常状况。新方案技术先进、符合工业检测设备的发展方向；性能稳定可靠，大大提高卷烟机生产的质量；灵活的可操作性、方便的可维护性；同时，系统具备较强的可扩展性，具备数据统计、存储等功能；机械与电气的改进满足用户的生产工艺要求，设计、安装符合国家相关规定和要求。

3.1 硬件改造

新方案系统架构上沿用主站和分站分布式控制原理，主要由人机交互界面、主站CPU、分布式IO（从站）及各伺服传动控制部分构成。

1）人机交互界面和FESTO阀岛模块予以保留使用。

2）变频器升级为带有Profinet接口的西门子变频器，稳定性和可靠性更高。

3）逻辑控制的主站CPU升级为西门子S7-1500 PLC，型号为CPU 1518-3 PN/DP，该CPU模块在运算、控制、可靠性和通讯性能上远优于S7-400 CPU模块。

4）分布式IO站点：采用西门子1500系列的ET200MP分布式I/O系统；总线连接选用IM 155-5 PN标准型，带有总线适配器BA 2x RJ45和服务模块；分布式I/O选用西门子ET200MP分布式I/O模块，结构紧凑，支持在线插拔，同时使用寿命更长，硬件可靠性更高。

5）电气柜：保留原电气柜，采用现场改造方式，对电柜的器件和线路进行更换。

电气柜的布局与开孔等在改造过程中，按照新的需求和条件进行布局，以相关国家标准以及行业标准为基础，力求做到操作简便，状态明晰，界面亲和，兼顾维护方便。

3.2 软件改造

整套系统的总线通讯模式，改用Profinet工业以太网模式，其集成了PROFISafe行规，实现了IEC61508中规定的SIL3等级的故障安全，很好地保证了整个系统的安全；新的方案采用西门子博途编程软件编写，数据交换通过以太网通讯信道实现；程序的设计在保留原程序的基本框架外，并参考了PROTOS 1-8和PROTOS2-2高速机的程序设计结构，在语句结构与逻辑上进行完善和优化，将更加符合烟厂操作工的维护和使用习惯。

3.3 改造方案特点

基于以上几个方面的改造，改造后的系统较原有系统具备了一下优点：

1）远程I/O模块的模块连接为Profinet接口，相较于Profibus接口更加耐用、稳定，无故障工作时间不小于8年。

2）PROFINET总线系统兼收TCP/IP协议的稳定以及传统现场总线的传输速率较高的优势，保证了系统快速高效的运行，并具有更多、更优的扩展选择。

3）新控制器为最新西门子产品，是工业4.0时代和核心产品，其强大性能和长寿命设计，大大提高了系统稳定性。

结语

不可否认，将自动控制技术与烟草生产设备进行有机融合，是烟草行业发展的必然趋势，目前已经实现了自动控制技术在卷烟机械中的合理应用，但是烟草行业自动化发展不会就此止步，而是需要继续深化与优化，因此，相关人员应加大卷烟机自动控制技术的网络化、智能化及数字化的发展研究与探索，以便为烟草行业持续良性发展提供助力。

参考文献

[1] 李军民.卷烟机械自动控制技术的应用及细节问题研究[J].信息周刊，2020（6）：1.

[2] 林攀.浅议卷烟机械自动控制技术[J].百科论坛电子杂志，2018，000（006）：735.