烟草包装机械自动化新发展

卢宝涛,徐宁宁,张道通,有志男

山东中烟工业责任有限公司青州卷烟厂 山东青州 262500

摘要：烟草包装机械是卷烟包装的专用生产设备。近年来，随着对烟草产品品质要求的提高，烟草包装机械也得到了长足的发展，并向自动化、信息化、智能化和机电一体化方向发展。本文主要探讨烟草包装机械自动化新发展。

关键词：烟草；包装机械；自动化；新发展

前言

烟草机械技术的先进程度，在很大程度上决定着烟草工业的生产组织、生产规模、生产方式、能源和原辅材料消耗等，因而影响烟草工业的产品水平、质量、品种、效益以及更新换代周期，对烟草工业的发展起促进作用，是烟草工业生产的基础工业，它的技术水平是衡量烟草工业生产现代化程度的重要指标之一。

1当前我国烟草包装机械技术发展现状

我国的烟草包装机械主要是上海烟机公司生产制造。自1988年以来引进、消化、吸收了意大利GD和德国FOCKE等公司的包装机组技术，缩短了与国外先进水平的差距，总体技术水平进步很快，现在能够为各卷烟厂提供400包/分的ZB45硬盒包装机组和ZB25软盒包装机组。以上两种机型基本是引进GDX2/X1技术进行生产的，控制核心为MICROⅡ系统。

它与较早的FZ控制系统比较，具有以下优点：具有高可靠性；配套齐全，通用性强；功能完善、实时性好，友好的人机界面；系统智能化；控制软件功能强。从而提高了模块和硬件灵活配置的可能性，增加了设备的自诊断功能，加快了控制器运行速度。但随着工艺的提升，速度的提高以及信息化发展的需求，机器可靠性方面和控制系统显得相对落后，因此又引进生产了ZB47和ZB48两种机型。

国内对于超高速包装机组的研制刚刚起步，与国外存在一定的差距。ZB48包装机额定生产能力为800包/分，控制核心为德国倍福的IPC技术即嵌入式工业控制计算机技术，通过工业以太网控制整个机组，大量采用Elau伺服电机简化了机械结构，物料的检测普遍广泛采用视觉检测装置。IPC控制具有计算速度快、控制精度高、灵活多变、易于维护等优势。综上所述，ZB45、ZB25在整机电控系统方面，仍然以GD公司早期自行开发的专用MICROII平台，以及专用电路板组成，相对于传统PLC具有较强可靠性，智能性。随着微电子技术发展，高性能PLC和IPC的出现，MICRO-II显得通用性差，技术水平相对落后。ZB45、ZB25系统采用专有的总线结构，不利于系统扩展和数据采集，不符合各烟厂信息化建设的要求。在传动系统方面，还有很多采用直流变频和直流伺服技术，由于直流变频和直流伺服技术难度大、使用维护成本高昂，逐渐失去应用市场。取而代之的是采用交流变频技术、交流伺服技术来控制电机运转。

2烟草包装机械系统的可靠性分析

现阶段烟草包装机械系统主要有串联、并联和混联三种形式，其可靠性受系统构成的零部件及其组织形式的可靠性决定，在串联系统中其可靠度等于系统各组成单元可靠度的乘积，所以系统组成单元中最低的可靠度仍会大于串联系统整体可靠度，而且串联系统的可靠度会随着组成单元数量的增多而变小；而并联系统的可靠度等于1-系统失效概率，而系统失效概率等于系统各组成单元失效概率的乘积，所以即使组成单元中最大的可靠度也会相对并联系统可靠度更低，并联系统的可靠度与其组成单元数量呈现出较明显的正相关性；混联系统即系统中既含有串联又含有并联结构，混联系统的可靠度由各种子系统共同决定。

现阶段在结构复杂的烟草包装机械中，大部分组成单元构成串联系统形式，即系统的可靠性受每一个组成单元可靠性的直接影响，所以在设计的过程中为保证串联系统的可靠度，需要将系统的可靠性指标针对不同的组成单元进行合理的分配，换言之各组成单元可靠性指标的分配效果会直接影响串联系统的可靠性，所以可靠度分配方法必须保证误差最小，在对其进行设计的过程中，首先要对构成串联系统的组成元件的可靠度及失效概率进行估计，要注意可靠度+失效概率=1，然后结合可靠度对构成串联系统的各零件的预计相对可靠度进行计算，由于可靠度=各零件预计相对可靠度（系统设计可靠度）1/n，可以计算出系统设计可靠度为0.7，然后对烟草包装机械的串联系统组成单元的可靠度进行分配。

由此可见在对烟草包装机械系统可靠性进行设计的过程中，首先要判定所选择的烟草包装机械内部元件的组合形式，然后结合不同形式系统可靠性的决定因素进行相应的优化，通过上述分析可以发现并联的系统形式其可靠度更容易提升，所以积极对烟草包装机械系统由串联向并联形式转变进行探索也至关重要。

3烟草包装机械自动化新发展重点

节能主要是从工业活动前端提升能源和资源的有效利用率，从源头减少能源的消耗；环保更多是后端处理，对工业活动日常产生的污染物进行处理后，然后排放到自然环境中。在包装机械节能方面，随着电子齿轮伺服系统、能源综合管理等新技术的出现与成熟，在机械传动能量损失、加热器等大功率器件无用功率的降低上，将是包装机械节能的首要突破发展重点。环保方面，大范围采用电子齿轮伺服传动技术，减少以往因齿轮咬合传动产生的噪音、减少粉尘、降低能耗。安全方面，提高设备自动化、智能化和信息化程度，尽可能的减少操作人员干预、严格执行操作规范等都是安全生产的发展方向和必要手段。

4烟草包装机械自动化新发展趋势

更高的包装质量：这是卷烟包装设备变革的前提。

更高的包装速度：这仍是卷烟包装设备追求的目标之一。

更高的灵活性：在尽可能少更换零件的条件下，可以包装不同规格或数量的烟支，可以各种不同的包装材料，可以达到软盒、硬盒形式的快速改变，以适应日益变幻的市场需要。

更高的可靠性和稳定性：牵涉到设计的合理性、零件材料的选用、零部件加工精度和装配质量等相关因素。便于维修：所有先进设备都十分注重这一方面。

优良的人类工程学：它运用人体测量学、生理学、心理学和生物学等研究手段和方法，综合的对人体结构、功能、心理及力学等问题进研究，所设计的机械、仪器和控制装置能使操作者发挥最大的效能。

网络技术的应用：生产指挥系统与包装设备的直接相连；调试期间的远距离监控指挥；远距离服务；通过包装设备在线与零件供应商咨询联络。

此外，原辅材料集中供应、虚拟制造与数字工厂都是包括包装设备在内的烟草行业的必然发展趋势。要做到这些要求，必须要机械和电气高度配合，才能设计出完美的产品。在机械加工方面，利用计算机CAD/CAPP/CAM等设计技术，辅以精密成型技术和数控精密加工装备，制造出精密凸轮、齿轮、异型件等，提高机组的稳定性、易用性。电气设计方面，在国家“统一工控平台”指导思想指引下，我国未来烟草包装机械电控系统，将以IPC作为主导系统控制平台，辅以智能传感及伺服驱动技术、先进总线技术等，提高整个机组的速度、高度智能化、高质量和高可靠性。IPC技术的使用，一定能够使我国烟草包装机械控制水平得到很大的提高。

总结

总的看来，在今后相当长时间内，世界卷烟包装机械仍将向高速（将采用双路包装技术）、高生产效率、便于操作和维修保养、高灵活性、产品质量好且稳定以及全自动化方向发展，同时，其噪音和安全性将得到改善，也将利用计算机技术对生产资料和数据进行管理与整个卷烟厂的主计算机系统相联，以便更有效地对全厂的生产进行科学管理。

参考文献：

[1]张东旭.浅析烟草包装机械可靠性设计[J].科技展望，2016，26（04）：69.

[2]孙华强.超高速烟草包装机械过程控制新特点[J].包装与食品机械，2015，33（04）：56-58.

[3]张小军.烟草包装机械可靠性设计探讨[J].烟草科技，1997（05）：16-17.