第一節(jié) 行業(yè) 最新科技應(yīng)用狀況

工業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制包括對(duì)生產(chǎn)設(shè)備連續(xù)順序控制，壓力、溫度、含水率、摻兌、配比等的自動(dòng)控制，產(chǎn)品物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等的品質(zhì)檢測(cè)等，其應(yīng)用的意義不僅僅在于將人們從繁重單調(diào)的勞動(dòng)中解放出來(lái)，而且是保證大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段。

自動(dòng)控制技術(shù)伴隨著工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模擴(kuò)大和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的更高追求不斷發(fā)展，企業(yè)為追求更大的效益和更高的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力也促進(jìn)了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外自20世紀(jì)60年代出現(xiàn)第一套工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)以來(lái)，已經(jīng)歷3個(gè)主要發(fā)展階段：

1、工業(yè)生產(chǎn)線自動(dòng)邏輯控制和模擬量PID調(diào)節(jié)等控制技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)線的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)。

該階段主要采用繼電邏輯控制技術(shù)和工業(yè)二次儀表，由于控制技術(shù)落后，控制系統(tǒng)可靠性不高，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)精度不高，加之檢測(cè)手段落后，生產(chǎn)過(guò)程必須有大量的人工參與，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證。

2、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可編程序控制器（PLC）。

由于采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以應(yīng)用算法復(fù)雜的模糊控制技術(shù)等先進(jìn)控制理論，控制軟件取代了大部分硬件功能，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、更改和維護(hù)大大簡(jiǎn)化；同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)也促進(jìn)了檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，因此控制系統(tǒng)的可靠性和工藝參數(shù)調(diào)節(jié)精度大大提高。

3、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，便于集中管理的集中監(jiān)控技術(shù)日趨成熟并得到廣泛應(yīng)用，控制系統(tǒng)更向全數(shù)字化、全分散式、全開(kāi)放可互操作和開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的新一代現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）發(fā)展。

第二節(jié) 行業(yè) 科技發(fā)展趨勢(shì)

為保持和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，卷煙企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步必須與國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)保持同步。從國(guó)際自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，隨著產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇。工業(yè)企業(yè)對(duì)工業(yè)過(guò)程控制提出了更高的要求、同時(shí)新技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的應(yīng)用也為工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展提供了條件。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等信息技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)正逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能化。在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更優(yōu)化的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在硬件方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用可靠性更高、速度更快、配置更靈活的控制器、通訊模塊、開(kāi)發(fā)維護(hù)工具等；在軟件方面正開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工業(yè)控制組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)管理軟件、通訊軟件、故障的自動(dòng)診斷軟件和強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具軟件等。

在工業(yè)過(guò)程控制中實(shí)現(xiàn)分散控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控，系統(tǒng)故障的自動(dòng)診斷，友好的人機(jī)對(duì)話接口，生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、長(zhǎng)期保存和追溯等，并逐步向成為企業(yè)信息集成的子系統(tǒng)過(guò)渡已成為工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)正在發(fā)展的趨勢(shì)。

結(jié)合工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，卷煙企業(yè)的自動(dòng)控制技術(shù)有以下幾方面的新發(fā)展。

1、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化

1）網(wǎng)絡(luò)化

每種工業(yè)產(chǎn)品從原材料到成品的制造過(guò)程要經(jīng)過(guò)十幾道，甚至上百道工序才能完成，一條工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線需要幾十臺(tái)，甚至上百臺(tái)設(shè)備組成，某些制造工藝復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品需要分成若干條生產(chǎn)線才能完成，控制的對(duì)象十分分散。對(duì)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)而言，必須將工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線分解為若干個(gè)控制子系統(tǒng)，但這些獨(dú)立的控制子系統(tǒng)之間如不進(jìn)行有效協(xié)調(diào)、集中監(jiān)控管理，整個(gè)生產(chǎn)線就無(wú)法正常生產(chǎn)。網(wǎng)絡(luò)化就是將各個(gè)控制子系統(tǒng)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)交換聯(lián)系，并實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，相互協(xié)調(diào)生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量參數(shù)，接受管理人員的工作指令；還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多條生產(chǎn)線的集中監(jiān)控管理，合理調(diào)配各項(xiàng)生產(chǎn)要素，最大限度地降低制造成本。這就是建立在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上的集散型控制系統(tǒng)。

2）智能化

在復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中，各控制子系統(tǒng)的控制任務(wù)重、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，不可能通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)集中控制，控制子系統(tǒng)必須獨(dú)立完成控制任務(wù)，并向中控傳送控制狀態(tài)、控制參數(shù)、報(bào)警信息等，接受中控指令。另外工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)具有預(yù)警提示、故障尋跡提示、輔助決策等智能功能?？刂破鳌z測(cè)設(shè)備的智能化才能使工業(yè)過(guò)程控制實(shí)現(xiàn)真正的集散控制。工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的智能化減少了人工干預(yù)，但需要人工調(diào)度指令、維護(hù)保養(yǎng)、 分析 決策等，因此仍需要人機(jī)接口；同時(shí)系統(tǒng)的智能化使人工工作量大大減少，信息量大大增加，需要表達(dá)清晰，操作簡(jiǎn)便、友好的人機(jī)接口，提高人員的參與程度和工作興趣。開(kāi)發(fā)具有大屏幕顯示、動(dòng)態(tài)指示、實(shí)物動(dòng)畫(huà)、人機(jī)對(duì)話等功能的更加友好的人機(jī)接口也是智能化的方向。

3）數(shù)字化

在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中有許多控制變量需要處理，傳統(tǒng)的模擬量傳輸精度低、抗干擾能力差，影響控制回路的控制精度；同時(shí)數(shù)據(jù)采集量不準(zhǔn)確會(huì)影響數(shù)據(jù)處理及科學(xué) 分析 ，檢測(cè)器、傳感器、執(zhí)行器、控制器的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)精確控制和科學(xué) 分析 的基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化使控制系統(tǒng)的配置簡(jiǎn)潔靈活，滿足生產(chǎn)過(guò)程的精確控制，便于生產(chǎn)工藝的調(diào)整，滿足多品種小批量生產(chǎn)的需要，適應(yīng)柔性化生產(chǎn)和敏捷制造的潮流。

2、實(shí)時(shí)在線質(zhì)量檢測(cè)

工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的首要目標(biāo)是保證產(chǎn)品質(zhì)量，由于生產(chǎn)過(guò)程不可能進(jìn)行過(guò)多的人工干預(yù)，產(chǎn)品質(zhì)量的保證只能依賴在線質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和儀器，監(jiān)視產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)，為控制器提供準(zhǔn)確的測(cè)量值和檢測(cè)狀態(tài)。

在線質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和儀器在保證可靠性和檢測(cè)精度的基礎(chǔ)上，應(yīng)具有上網(wǎng)通訊功能，以提高數(shù)據(jù)傳送精度和速度。對(duì)工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)而言，在生產(chǎn)線中選擇合理的檢測(cè)工位，針對(duì)不同產(chǎn)品增加檢測(cè)項(xiàng)目，準(zhǔn)確完整地反映產(chǎn)品質(zhì)量信息，都是需要進(jìn)一步 研究 的課題。

因此實(shí)時(shí)在線質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備和儀器網(wǎng)絡(luò)化、智能化也是工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一。

實(shí)時(shí)在線質(zhì)量檢測(cè)在卷煙企業(yè)的制絲生產(chǎn)線中尤為突出，現(xiàn)在的制絲線除物料流量檢測(cè)、含水率檢測(cè)和溫度在線自動(dòng)檢測(cè)外，對(duì)物料其他質(zhì)量參數(shù)無(wú)在線自動(dòng)檢測(cè)手段，因此對(duì)煙絲的填充值、長(zhǎng)絲率、煙堿、糖分和焦油等采用離線檢測(cè)，只能對(duì)煙絲質(zhì)量事后跟蹤和 分析 。

新型制絲線中應(yīng)完善對(duì)煙絲的填充值、長(zhǎng)絲率、煙堿和糖分的自動(dòng)檢測(cè)，并參與電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。檢測(cè)設(shè)備有在線和離線兩種配置方案：在線配置即在生產(chǎn)線上設(shè)置檢測(cè)設(shè)備；離線配置即在制絲線附近設(shè)置檢測(cè)中心，由制絲線通過(guò)分料設(shè)備和輸送帶定時(shí)自動(dòng)為檢測(cè)中心提供樣品。各檢測(cè)設(shè)備無(wú)論是在線或離線配置，均與中控室建立數(shù)據(jù)通訊，自動(dòng)生成檢測(cè)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)存入車間數(shù)據(jù)庫(kù)，避免人工操作的人為偏差，為煙絲質(zhì)量跟蹤、 分析 和控制提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。

3、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集是保證產(chǎn)品質(zhì)量可追溯性、便于質(zhì)量和工藝改進(jìn)、便于設(shè)備改進(jìn)和維護(hù)的有效手段。數(shù)據(jù)自動(dòng)采集保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，有利于數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)管理。目前發(fā)展的方向是保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性，建立完整的數(shù)據(jù)采集體系，為決策提供可靠的依據(jù)。

卷煙企業(yè)的生產(chǎn)線通過(guò)近幾年的改造實(shí)現(xiàn)了基本的數(shù)據(jù)采集功能，但現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集有2個(gè)問(wèn)題：一是生產(chǎn)線中某些檢測(cè)和控制設(shè)備還沒(méi)有上網(wǎng)通訊；二是生產(chǎn)線控制不需要但車間綜合管理需要的數(shù)據(jù)和信息，特別是文字信息沒(méi)有錄入。因此數(shù)據(jù)不全面，無(wú)法為生產(chǎn)線的生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量、設(shè)備、能源的綜合管理提供全面的數(shù)據(jù)。

1）解決信息孤島問(wèn)題

對(duì)無(wú)上網(wǎng)通訊功能的設(shè)備進(jìn)行智能化升級(jí)，在新改造線中選用的檢測(cè)設(shè)備或單機(jī)控制設(shè)備，首先必須滿足上網(wǎng)通訊功能，徹底消除生產(chǎn)線中的信息孤島，為車間管理層提供盡可能多的數(shù)據(jù)來(lái)源。

2）建立數(shù)據(jù)人工錄入體系

對(duì)無(wú)法自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)（信息），需要通過(guò)人工錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。為了保證數(shù)據(jù)的唯一性、真實(shí)性，有必要建立一套數(shù)據(jù)人工錄入的規(guī)則，指定數(shù)據(jù)的錄入終端、口令及數(shù)據(jù)錄入格式。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，建立完善的數(shù)據(jù)采集體系是企業(yè)信息化的基礎(chǔ)，是自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

4、設(shè)計(jì)調(diào)試、故障自診斷技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠、簡(jiǎn)潔合理、功能完善、投資費(fèi)用低、建設(shè)工期短，就必須有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試手段和工具，工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)設(shè)計(jì)、調(diào)試手段和工具的發(fā)展。

工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要是通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)和PLC控制器等，硬件平臺(tái)的發(fā)展依賴計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，因此目前設(shè)計(jì)手段和工具的發(fā)展主要是軟件技術(shù)的發(fā)展，如：控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)軟件、控制系統(tǒng)方案仿真驗(yàn)證軟件、通用通信接口和驅(qū)動(dòng)軟件、網(wǎng)絡(luò)通訊管理軟件、數(shù)據(jù)管理軟件、仿真調(diào)試軟件、遠(yuǎn)程異地調(diào)試、診斷、維護(hù)軟件。

隨著工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線自動(dòng)化程度的提高，控制系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)備維護(hù)和控制系統(tǒng)維護(hù)工作更加龐雜，系統(tǒng)故障的查找和排除費(fèi)時(shí)費(fèi)工，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本影響極大。因此在簡(jiǎn)潔系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選用高可靠性的硬軟件的同時(shí)，開(kāi)發(fā)強(qiáng)大有效的故障自診斷軟件也勢(shì)在必行。

5、數(shù)據(jù)自動(dòng)管理

面對(duì)自動(dòng)采集和人工錄入的龐大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理的主要任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，可靠地保存，便于數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表的生成。

1）數(shù)據(jù)分類

生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)分類應(yīng)該依實(shí)際情況而定。以制絲生產(chǎn)線為例，數(shù)據(jù)可分為生產(chǎn)、工藝、質(zhì)量、設(shè)備、能源5大類：

（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)：包括煙葉、煙梗的投入量，糖料、香料的消耗量，煙絲的產(chǎn)出量和牌號(hào)，各小線的作業(yè)時(shí)間和班次等數(shù)據(jù)（信息）。

（2）工藝數(shù)據(jù)：包括各工藝點(diǎn)含水率、溫度、加香、加料、梗絲配比、打葉指標(biāo)、烘絲指標(biāo)、填充值、長(zhǎng)絲率、煙堿、糖分、各貯柜的貯料時(shí)間等工藝指標(biāo)。

（3）質(zhì)量數(shù)據(jù)：包括所有工藝指標(biāo)的實(shí)測(cè)值。

（4）設(shè)備數(shù)據(jù)：包括報(bào)警記錄、故障記錄、維修記錄、設(shè)備故障頻次統(tǒng)計(jì)、設(shè)備故障分布、車間設(shè)備備件管理、維修工具管理等數(shù)據(jù)（信息）。

（5）能源數(shù)據(jù)：包括水的耗量和水壓記錄、蒸氣的耗量和蒸氣壓力記錄、電的耗量和電壓記錄、壓縮空氣的耗量和氣壓記錄等數(shù)據(jù)。

由于各類數(shù)據(jù)需要交叉應(yīng)用，因此數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)識(shí)，班次標(biāo)識(shí)和牌號(hào)標(biāo)識(shí)很重要，這也是數(shù)據(jù)分類的依據(jù)之一。

2）建立車間管理數(shù)據(jù)庫(kù)

建立車間管理數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)施車間綜合管理的關(guān)鍵，可便于數(shù)據(jù)的保存、交換、查詢和生成相關(guān)報(bào)表。

3）數(shù)據(jù)應(yīng)用

獲取了大量有用的數(shù)據(jù)（信息）后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面 分析 ，為管理決策提供依據(jù)，服務(wù)于制絲線節(jié)能降耗、控制產(chǎn)品質(zhì)量和車間綜合管理的最終目標(biāo)，應(yīng)該是數(shù)據(jù)（信息）應(yīng)用的最高境界，但這個(gè)問(wèn)題涉及到煙廠全面質(zhì)量管理和管理方式。雖然可以用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行 分析 ，但必須與煙廠 分析 方法和管理方式緊密結(jié)合，與煙廠CIMS系統(tǒng)密結(jié)合。

在小型企業(yè)或未進(jìn)行CIMS系統(tǒng) 規(guī)劃 的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)車間的數(shù)據(jù)自動(dòng)管理，滿足車間全面管理的需要，為企業(yè)CIMS系統(tǒng) 規(guī)劃 打好基礎(chǔ)，也是卷煙企業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

上一篇：通用儀器儀表產(chǎn)業(yè)投資分析
下一篇：燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)最新技術(shù)應(yīng)用狀況及趨勢(shì)