过程控制系统技术是集成检测技术、控制技术、计算机技术和其它信息技术，通过对生产过程进行在线检测、控制、优化，把原材料转变成产品，并尽可能的保证安全、提高质量、减少浪费等目的 的综合性技术。过程控制系统的应用是由Back-men公司在20世纪40年代提出的，至今已有近80年的历史。在这80年中，虽然其测量和控制的原理变化不大,但是测量装置、信号转换和控制装置的变化十分显著。随着计算机技术、网络技术的发展，以集散控制系统（DCS)和现场总线控制系统（FCS)为代表的过程控制正在向着网络化、智能化、集成化的方向发展。

控制系统的开放同样经历了很长的时间，这是因为很多控制系统的开发商总是希望其他厂家的产品统一到自己的产品上，以此在软硬件领域赚取更多利润。直至OPC服务器的出现，完全开放的以PC为硬件的控制器、工业连接软硬件的出现使互连的问题有了希望，从而使系统封闭的局面被打破。

1烟草包装设备过程控制的发展之路

烟草包装机械的先进程度取决于其电控系统的处理速度和稳定程度，目前我国烟草生产企业的主力机型为生产能力400包/min的ZB45硬盒包装机组和ZB25软盒包装机组，其控制核心为MICROn系统，但是随着新工艺对高速度和高可靠性的要求，这两种机型的电控系统已不能满足时代的需求。

2006年我国成功引入了GD公司的XC/ C600/PACK-OW机组技术，其国产化机型为ZB47包装机组，其大量采用伺服控制技术，简化了机械机构提高了设备性能其最高生产速度可达550包/min,控制系统与Profibus和Profinet总线技术配合使用，使人机界面更加智能，更加局效。

2009年9月我国引入德国F0CKE公司的FC800技术,2012年6月生产出第一组ZB48包装机组，该机组由YB48型硬盒包装机,YF64型盒包储存装置，YF711商标纸堆垛输送装置，YB518型盒外透明纸包装机，YB618型硬条及条外透明纸包装机五部分组成，整个机组共包括568个检测点、146个执行机构及48个电机，其设计生产能力800包/min。该机组的硬盒包装机和盒外透明纸包装机采用双通道设计，这在保证高效率的同时使机械部件的运行速度降低一半，以此保证机器运行稳定。该机组在2014年2月以 88.75%的有效作业率通过济南卷烟厂的设备验收。机组稳定运行的关键在于以德国BECK-H0FF的为核心的嵌入式工控机技术。该技术的控制精度高、易于维护管理、处理速度更快，其最小的运行周期仅为50#,这个处理速度提高了系统的稳定性。值得一提的是这种开放式的自动化系统结构可以使很多第三方的检测装置很好地与主控系统融合，有效解决了因以往的外挂检测装置造成的生产数据不利于统计，维修不方便的问题。

如同ZB48包装机组一样，采用IPC技术是目前国内外烟机生产厂家生产制造超高速烟草包装机械时的一大趋势。这主要是因为IPC系统平台更加开放、处理速度更快，能够满足高速度高稳定性可拓展的要求，而这些都是原有控制系统所不能达不到的。

2 ZB48包装机组过程控制特点

ZB48包装机组电气控制系统的控制器和总 线系统主要使用了德国BECKH0FF ( BECK-H0FF)公司的产品，同时驱动系统采用了德国 Lenze (伦茨）和Danibss (丹佛斯）变频器,伺服控制系统采用的是德国Elau公司的产品。

ZB48包装机组电气系统运用的是BECK-H0FF控制系统，它是基于PC控制技术的开放式自动化系统,PC控制系统处理速度快、精度高、整合PLC、运动控制、HMI(人机界面）于一体，从而 实现对设备复杂电控系统的集中控制。这部分是机组电气的核心，将各个传感器传来的信息集中储存并进行处理，然后按照一定的程序对执行机构发出指令。机组中控制及信息处理的硬件配置较高，性能稳定，同时在控制系统中PR0FIBUS总线、SERC0S总线以及TCP/ IP协议等多种通讯协议结合应用，IPC人机界面简洁明了，功能强大，从单参数显示到多参数、多级控制，操作系统更适应数据收集和数据管理。

BECKH0FF公司基于PC控制技术的开放式自动化系统由工控机、标准的操作系统、实时控制软件TwinCAT、现场总线I/O 4个部分组成,ZB48包装机组配置多个控制器满足多层配套，是一个较大规模，较完善的控制系统,组成不同控制方式的一个系统，并能满足开发的通信网络。电控系统的人机界面系统则基于Visual Stu-dio开发,是微软开发的流行的Windows平台应用程序开发环境。

该控制系统充分发挥计算机强大的计算、逻辑判断与记忆等信息加工处理，其核心是Twin-CAT控制程序，控制软件Twincat采用国际标准语言IEC61131的编程体系结构，可以集成PLC、HIM、NC I、CNC等诸多功能组块于一体，这种体 系结构使得其有足够的适应能力并可集成诸多第三方的产品于其中。TwmCAT软件是独立于 Windows系统且并列运行于同一个CPU的软 PLC,即使Windows系统发生死机等意外情况时，Twincat仍能正常运行，不会影响到机组的正常运 转。采用PLC循环扫描式的执行方式。达到预先控制算法的计算和当前量的控制；根据计算得到控制量，经现场总线端子模块转换等控制执行机构；还根据收集检测到的被检参数和检测状态进行系统管理监测。这样通过系统测、算、控、管的过程不断循环重复进行，按程序进行动态工作，并对包装过程中的被控原辅材料的参数和设备状态进行监控,使异常状态能及时被检测并作出迅速处理。

在ZB48机组电控系统中有两种总线结构，分别是PR0FIBUS总线和SERC0S总线。PR0FI-BUS可以实现现场设备层之间的数据通信与控制。在ZB48机组中PR0FIBUS传输速率达12M 波特率，采用线性结构连接形式，原则上不允许任何支路。SERC0S总线可以作为数字伺服和传动系统之间的总线接口和协议，并以此来完成计算机和数字伺服间的通讯，在ZB48机组电控系统中它采用光纤连接的形式进行数据传输，构成环形结构。

BECKH0FF的总线端子系统可以通过总线耦合器BK3150来连接不同类型的输入/输出端子模块来组间一个子站。总线端子系统代替以往成排的普通端子形式,具有结构紧凑、减少接线的特点。并且总线耦合器还有一个特点就是它实时检测每个下挂的端子模块的状态，如果其中某个发生故障，就会马上显示出故障的类型和故障位置，这就给维修提供了便利。现场总线端子模块, 控制对象和测量元件共同构成了ZB48机组电控系统的外围生产过程。控制对象包括各种电动机、执行单元、生产过程驱动单元等。测量元件按被控参数如速度、温度、位置、压力等物理量转换为一定形式的电信号。反馈送给现场总线的某一个端子模块以构成整个控制系统架构。

3结束语

采用基于PC控制技术的开放式自动化系统将逐渐成为烟草包装机械电控系统的主流，因为这一趋势符合烟草包装机械高速度、高质量、高可靠性的要求，今后烟草包装机械向着智能化、人性化和柔性化等更加广阔的领域发展。