煙草包裝機(jī)械自動(dòng)化新發(fā)展

楊紹鑫

摘 要：近年來(lái)，隨著對(duì)煙草產(chǎn)品品質(zhì)要求的提高，煙草包裝機(jī)械也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并向自動(dòng)化、信息化、智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。本文主要探討煙草包裝機(jī)械自動(dòng)化新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煙草;包裝機(jī)械;自動(dòng)化;新發(fā)展

煙草機(jī)械技術(shù)的先進(jìn)程度，在很大程度上決定著煙草工業(yè)的生產(chǎn)組織、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式、能源和原輔材料消耗等，因而影響煙草工業(yè)的產(chǎn)品水平、質(zhì)量、品種、效益以及更新?lián)Q代周期，對(duì)煙草工業(yè)的發(fā)展起促進(jìn)作用，是煙草工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工業(yè)，它的技術(shù)水平是衡量煙草工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)之一。

1當(dāng)前我國(guó)煙草包裝機(jī)械技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的煙草包裝機(jī)械主要是上海煙機(jī)公司生產(chǎn)制造。自1988年以來(lái)引進(jìn)、消化、吸收了意大利GD和德國(guó)FOCKE等公司的包裝機(jī)組技術(shù)，縮短了與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，總體技術(shù)水平進(jìn)步很快，現(xiàn)在能夠?yàn)楦骶頍煆S提供400包/分的ZB45硬盒包裝機(jī)組和ZB25軟盒包裝機(jī)組。以上兩種機(jī)型基本是引進(jìn)GDX2/X1技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的，控制核心為MICROⅡ系統(tǒng)。它與較早的FZ控制系統(tǒng)比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有高可靠性;配套齊全，通用性強(qiáng);功能完善、實(shí)時(shí)性好，友好的人機(jī)界面;系統(tǒng)智能化;控制軟件功能強(qiáng)。從而提高了模塊和硬件靈活配置的可能性，增加了設(shè)備的自診斷功能，加快了控制器運(yùn)行速度。但隨著工藝的提升，速度的提高以及信息化發(fā)展的需求，機(jī)器可靠性方面和控制系統(tǒng)顯得相對(duì)落后，因此又引進(jìn)生產(chǎn)了ZB47和ZB48兩種機(jī)型。

國(guó)內(nèi)對(duì)于超高速包裝機(jī)組的研制剛剛起步，與國(guó)外存在一定的差距。ZB48包裝機(jī)額定生產(chǎn)能力為800包/分，控制核心為德國(guó)倍福的IPC技術(shù)即嵌入式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)控制整個(gè)機(jī)組，大量采用Elau伺服電機(jī)簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，物料的檢測(cè)普遍廣泛采用視覺(jué)檢測(cè)裝置。IPC控制具有計(jì)算速度快、控制精度高、靈活多變、易于維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。綜上所述，ZB45、ZB25在整機(jī)電控系統(tǒng)方面，仍然以GD公司早期自行開(kāi)發(fā)的專用MICROII平臺(tái)，以及專用電路板組成，相對(duì)于傳統(tǒng)PLC具有較強(qiáng)可靠性，智能性。隨著微電子技術(shù)發(fā)展，高性能PLC和IPC的出現(xiàn)，MICRO-II顯得通用性差，技術(shù)水平相對(duì)落后。ZB45、ZB25系統(tǒng)采用專有的總線結(jié)構(gòu)，不利于系統(tǒng)擴(kuò)展和數(shù)據(jù)采集，不符合各煙廠信息化建設(shè)的要求。在傳動(dòng)系統(tǒng)方面，還有很多采用直流變頻和直流伺服技術(shù)，由于直流變頻和直流伺服技術(shù)難度大、使用維護(hù)成本高昂，逐漸失去應(yīng)用市場(chǎng)。取而代之的是采用交流變頻技術(shù)、交流伺服技術(shù)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)的可靠性分析

現(xiàn)階段煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)主要有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種形式，其可靠性受系統(tǒng)構(gòu)成的零部件及其組織形式的可靠性決定，在串聯(lián)系統(tǒng)中其可靠度等于系統(tǒng)各組成單元可靠度的乘積，所以系統(tǒng)組成單元中最低的可靠度仍會(huì)大于串聯(lián)系統(tǒng)整體可靠度，而且串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度會(huì)隨著組成單元數(shù)量的增多而變小;而并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于1-系統(tǒng)失效概率，而系統(tǒng)失效概率等于系統(tǒng)各組成單元失效概率的乘積，所以即使組成單元中最大的可靠度也會(huì)相對(duì)并聯(lián)系統(tǒng)可靠度更低，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度與其組成單元數(shù)量呈現(xiàn)出較明顯的正相關(guān)性;混聯(lián)系統(tǒng)即系統(tǒng)中既含有串聯(lián)又含有并聯(lián)結(jié)構(gòu)，混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度由各種子系統(tǒng)共同決定。

現(xiàn)階段在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煙草包裝機(jī)械中，大部分組成單元構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)形式，即系統(tǒng)的可靠性受每一個(gè)組成單元可靠性的直接影響，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中為保證串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度，需要將系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)針對(duì)不同的組成單元進(jìn)行合理的分配，換言之各組成單元可靠性指標(biāo)的分配效果會(huì)直接影響串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，所以可靠度分配方法必須保證誤差最小，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要對(duì)構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的組成元件的可靠度及失效概率進(jìn)行估計(jì)，要注意可靠度+失效概率=1，然后結(jié)合可靠度對(duì)構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的各零件的預(yù)計(jì)相對(duì)可靠度進(jìn)行計(jì)算，由于可靠度=各零件預(yù)計(jì)相對(duì)可靠度（系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度）1/n，可以計(jì)算出系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度為0.7，然后對(duì)煙草包裝機(jī)械的串聯(lián)系統(tǒng)組成單元的可靠度進(jìn)行分配。

由此可見(jiàn)在對(duì)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要判定所選擇的煙草包裝機(jī)械內(nèi)部元件的組合形式，然后結(jié)合不同形式系統(tǒng)可靠性的決定因素進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)并聯(lián)的系統(tǒng)形式其可靠度更容易提升，所以積極對(duì)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)由串聯(lián)向并聯(lián)形式轉(zhuǎn)變進(jìn)行探索也至關(guān)重要。

3煙草包裝機(jī)械自動(dòng)化新發(fā)展重點(diǎn)

節(jié)能主要是從工業(yè)活動(dòng)前端提升能源和資源的有效利用率，從源頭減少能源的消耗;環(huán)保更多是后端處理，對(duì)工業(yè)活動(dòng)日常產(chǎn)生的污染物進(jìn)行處理后，然后排放到自然環(huán)境中。在包裝機(jī)械節(jié)能方面，隨著電子齒輪伺服系統(tǒng)、能源綜合管理等新技術(shù)的出現(xiàn)與成熟，在機(jī)械傳動(dòng)能量損失、加熱器等大功率器件無(wú)用功率的降低上，將是包裝機(jī)械節(jié)能的首要突破發(fā)展重點(diǎn)。環(huán)保方面，大范圍采用電子齒輪伺服傳動(dòng)技術(shù)，減少以往因齒輪咬合傳動(dòng)產(chǎn)生的噪音、減少粉塵、降低能耗。安全方面，提高設(shè)備自動(dòng)化、智能化和信息化程度，盡可能的減少操作人員干預(yù)、嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范等都是安全生產(chǎn)的發(fā)展方向和必要手段。

4煙草包裝機(jī)械自動(dòng)化新發(fā)展趨勢(shì)

更高的包裝質(zhì)量：這是卷煙包裝設(shè)備變革的前提。更高的包裝速度：這仍是卷煙包裝設(shè)備追求的目標(biāo)之一。更高的靈活性：在盡可能少更換零件的條件下，可以包裝不同規(guī)格或數(shù)量的煙支，可以各種不同的包裝材料，可以達(dá)到軟盒、硬盒形式的快速改變，以適應(yīng)日益變幻的市場(chǎng)需要。更高的可靠性和穩(wěn)定性：牽涉到設(shè)計(jì)的合理性、零件材料的選用、零部件加工精度和裝配質(zhì)量等相關(guān)因素。便于維修：所有先進(jìn)設(shè)備都十分注重這一方面。優(yōu)良的人類工程學(xué)：它運(yùn)用人體測(cè)量學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)和生物學(xué)等研究手段和方法，綜合的對(duì)人體結(jié)構(gòu)、功能、心理及力學(xué)等問(wèn)題進(jìn)研究，所設(shè)計(jì)的機(jī)械、儀器和控制裝置能使操作者發(fā)揮最大的效能。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用：生產(chǎn)指揮系統(tǒng)與包裝設(shè)備的直接相連;調(diào)試期間的遠(yuǎn)距離監(jiān)控指揮;遠(yuǎn)距離服務(wù);通過(guò)包裝設(shè)備在線與零件供應(yīng)商咨詢聯(lián)絡(luò)。

此外，原輔材料集中供應(yīng)、虛擬制造與數(shù)字工廠都是包括包裝設(shè)備在內(nèi)的煙草行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。要做到這些要求，必須要機(jī)械和電氣高度配合，才能設(shè)計(jì)出完美的產(chǎn)品。在機(jī)械加工方面，利用計(jì)算機(jī)CAD/CAPP/CAM等設(shè)計(jì)技術(shù)，輔以精密成型技術(shù)和數(shù)控精密加工裝備，制造出精密凸輪、齒輪、異型件等，提高機(jī)組的穩(wěn)定性、易用性。電氣設(shè)計(jì)方面，在國(guó)家“統(tǒng)一工控平臺(tái)”指導(dǎo)思想指引下，我國(guó)未來(lái)煙草包裝機(jī)械電控系統(tǒng)，將以IPC作為主導(dǎo)系統(tǒng)控制平臺(tái)，輔以智能傳感及伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、先進(jìn)總線技術(shù)等，提高整個(gè)機(jī)組的速度、高度智能化、高質(zhì)量和高可靠性。IPC技術(shù)的使用，一定能夠使我國(guó)煙草包裝機(jī)械控制水平得到很大的提高。

5總結(jié)

總的看來(lái)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，世界卷煙包裝機(jī)械仍將向高速（將采用雙路包裝技術(shù)）、高生產(chǎn)效率、便于操作和維修保養(yǎng)、高靈活性、產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定以及全自動(dòng)化方向發(fā)展，同時(shí)，其噪音和安全性將得到改善，也將利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與整個(gè)卷煙廠的主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相聯(lián)，以便更有效地對(duì)全廠的生產(chǎn)進(jìn)行科學(xué)管理。

參考文獻(xiàn)：

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