食品包裝技術(shù)論文(2)
食品包裝技術(shù)論文
食品包裝技術(shù)論文篇二
食品包裝行業(yè)自動控制技術(shù)發(fā)展方向
摘 要：包裝機械廣泛應(yīng)用于飲料、食品、化工等等行業(yè)。目前飲料化工等行業(yè)包裝機械自動化程度已較高，甚至幾家國內(nèi)外知名公司可以提供整廠自動化解決方案，但是食品行業(yè)目前還難以擺脫對人工的需求，自動化也是集中于某些環(huán)節(jié)的單機產(chǎn)品，如何實現(xiàn)食品行業(yè)整線自動化值得我們大家一起思考、努力。
關(guān)鍵詞：自控技術(shù);食品包裝機械;機器人;無人化工廠
自動控制技術(shù)是一門各行業(yè)廣泛應(yīng)用的綜合性技術(shù)，集合了控制理論、系統(tǒng)工程、計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機傳動、以及氣動技術(shù)等等。隨著科技的日益進步，自控技術(shù)在食品包裝機械制造行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。而由于食品行業(yè)的獨特性，自動化設(shè)備以單機為主，例如多頭秤灌裝、枕式包裝機等。以枕式包裝機為例，上料目前也是人工為主，上料整線自動化設(shè)備大部分也是依靠國外進口。國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)商由于技術(shù)、成本等原因在整個自動化裝備制造上和國外相比還有一些距離，從而導(dǎo)致食品廠實現(xiàn)自動化的成本過高，對人員的需求居高不下。
自動化設(shè)備從最早的按鈕繼電器控制到可編程控制器和人機界面再到工業(yè)計算機、伺服驅(qū)動、機器人技術(shù)、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集及圖像處理系統(tǒng)等集成在一起，整個控制系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。從生產(chǎn)到倉儲到物流到銷售最后售后追蹤，整套系統(tǒng)數(shù)據(jù)都可實行自動化管理。當(dāng)前要做好食品包裝行業(yè)機械設(shè)備自動化，實現(xiàn)真正無人化需要發(fā)展以下幾個方面：
1、工業(yè)PC的應(yīng)用。當(dāng)前計算機技術(shù)發(fā)展已進入成熟期，軟硬件都比較完善，工業(yè)計算機已經(jīng)成為工業(yè)自動化應(yīng)用中不可缺少的器件之一，它有計算機的特點，也有工業(yè)設(shè)備的實用性，會在未來的自動化進程中起到不可替代的作用。功能強大的工業(yè)計算機既可以當(dāng)單機運動控制器又可以作為整線設(shè)備的大腦。而對于傳統(tǒng)的控制任務(wù)，基于PC的控制技術(shù)提供了良好的可升級性和靈活性，將在以后的工業(yè)應(yīng)用中取代現(xiàn)有的PLC控制器和傳統(tǒng)的運動控制器。
2、運動控制系統(tǒng)的應(yīng)用。包括利用伺服驅(qū)動及電機、直線電機等來做一些速度控制、位置控制、凸輪曲線運動、扭矩控制等等。閉環(huán)控制系統(tǒng)無論從精度或者速度上面都可以完全超越以往的開環(huán)控制系統(tǒng)或者傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)。伺服驅(qū)動技術(shù)也從早期發(fā)脈沖指令逐漸往集成高速總線方面發(fā)展，好的伺服驅(qū)動既可以位置模式運行也可以速度模式運行，電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)參數(shù)可以在驅(qū)動上面修改，也可以在運動控制器的軟件中來修改。伺服驅(qū)動的功能在逐漸簡單化，復(fù)雜的工作將慢慢向軟件程序上面轉(zhuǎn)移，伺服參數(shù)保存到工業(yè)計算機的內(nèi)存當(dāng)中，伺服驅(qū)動器故障只需更換硬件即可，使維護更加簡單，而且伺服故障率低一般可保持60000小時無故障。
3、基于以太網(wǎng)的高速總線應(yīng)用?，F(xiàn)有的運動控制總線有多種多樣，基于以太網(wǎng)技術(shù)的高速總線有奧地利B&R公司的POWERLINK，德國BECKHOFF的ETHERCAT，德國SIEMENS的PROFINET，以及其他一些公司運用的SERCOS Ⅲ等等。高速總線有以下幾個特點：1、直達IO(輸入輸出)的實時以太網(wǎng);2、沒有網(wǎng)關(guān)延時;3、輸入輸出，傳感器，顯示單元等所有設(shè)備在同一個總線上;4、全雙工速度可達2X100M;5、對TCP/IP協(xié)議兼容等等。并且高速總線可以向下兼容現(xiàn)有的PLC或者是變頻器或者是傳感器等等，擁有很強的開放性?，F(xiàn)在越來越多的控制器、驅(qū)動器等等都在慢慢向高速總線靠攏，這對于設(shè)備制造商來講是一個很好的事情，在選型、技術(shù)應(yīng)用、成本方面出現(xiàn)更廣闊的空間，可以選擇性價比比較高的硬件，并且從控制到驅(qū)動到電機等等都可以自由搭配，這給打破壟斷，最優(yōu)化選型提供了最堅實的基礎(chǔ)。
4、機器人技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前食品包裝行業(yè)人員需求較大，操作人員基數(shù)也較大，人員技術(shù)水平參差不齊，進而造成管理不便。而要減少人為干預(yù)，減少操作人員數(shù)量，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)離不開機器人技術(shù)的應(yīng)用。機器人技術(shù)是運動控制技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)的延伸。現(xiàn)有工業(yè)機器人主要有重載和輕載，重載工業(yè)機器人主要應(yīng)用于汽車行業(yè)，例如焊接、噴涂以及包裝行業(yè)的碼垛、裝箱等搬運動作。輕載工業(yè)機器人主要應(yīng)用于食品、藥品、化工等行業(yè)分揀、裝盒、替代人工上料等等速度要求較高的動作。以前工業(yè)機器人國內(nèi)應(yīng)用主要依靠進口，而今慢慢已經(jīng)有一些大型公司在這一方面投入大量研發(fā)力量，中國包裝行業(yè)龍頭企業(yè)廣州達意隆包裝機械股份有限公司基于PC技術(shù)研發(fā)的DELTA機械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品、物品的分揀和枕式包裝機的上料，開放的機器人控制系統(tǒng)不光可以控制機器人本身還可以集成控制整線其他設(shè)備或者輸送系統(tǒng)。要實現(xiàn)整線自動化，機器人在研發(fā)早期要注重系統(tǒng)的開放性和可集成性，要為整線產(chǎn)品開發(fā)而不是作為單機產(chǎn)品來定位。
5、視覺系統(tǒng)的應(yīng)用。工業(yè)上視覺系統(tǒng)主要有兩種：一種是智能相機，所有功能都集成在相機的處理芯片上面，利用PC對功能應(yīng)用進行編程然后程序下載到相機處理器運行，這種應(yīng)用操作相對簡單，專用性強;還有一種是基于PC+圖像采集卡，此類功能強大，自由度較高，當(dāng)然對應(yīng)用人員素質(zhì)及經(jīng)驗要求相應(yīng)較高，并且此類應(yīng)用比較適合整線集成，視覺處理器直接用整線工業(yè)PC來代替，當(dāng)然工業(yè)PC的性能要足夠強大。一般來說，工業(yè)上視覺系統(tǒng)主要應(yīng)用于定位捕捉、產(chǎn)品種類分辨、瑕疵檢測、條碼讀取、二維碼讀取、異形判斷等等方面，替代人眼，以及和其他執(zhí)行機構(gòu)信息共享，聯(lián)合工作。
6、以太網(wǎng)技術(shù)和IT以及自動化技術(shù)完美融合。以太網(wǎng)作為集成式通訊系統(tǒng)，可將辦公數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、倉庫數(shù)據(jù)庫、銷售數(shù)據(jù)庫連在一起，通用型基于以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)涵蓋了傳感器、執(zhí)行單元、PC和管理層，執(zhí)行單元可以直接與上位控制系統(tǒng)通訊，將不再需要多重數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)共享，資源共享，使無人化工廠成為可能。另外無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以使遠程維護和診斷更加方便，控制更加智能，從而不僅實現(xiàn)無人化工廠，更可實現(xiàn)智能化工廠。
7、電氣控制安全性標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。隨著國內(nèi)自動化設(shè)備的蓬勃發(fā)展，不可避免的帶來多種安全問題。電氣控制安全關(guān)系到用戶的人身安全和財產(chǎn)安全，不論設(shè)備自動化發(fā)展如何方便、如何智能，控制安全永遠是排在首位，重中之重。機械初始設(shè)計過程要對自動化系統(tǒng)進行優(yōu)化，保證機械設(shè)備各項安全指標(biāo)能夠符合機械控制安全管理的具體要求，提高機械設(shè)備的綜合管理控制水平，為機械設(shè)計創(chuàng)造良好的設(shè)備安全環(huán)境，控制系統(tǒng)要能對機械運行中產(chǎn)生的故障進行全面檢測與分析，對安全隱患進行分析和規(guī)避，提升設(shè)備的安全管理性能，并且使安全控制標(biāo)準(zhǔn)模塊化，在實現(xiàn)無人化工廠過程中推廣。從電氣控制安全方面為食品安全貢獻一份力量。
總的來說，工業(yè)PC技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)、機器人技術(shù)、視覺系統(tǒng)等等將改變食品包裝行業(yè)的控制模式，提高機電一體化的應(yīng)用水平，開發(fā)真正的智能裝備，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、智能、安全的無人化工廠。
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作者簡介：
張揚輝，1983.4.27 ，男，漢族，本科，專業(yè)自動化，廣州達意隆包裝機械股份有限公司工業(yè)自動化事業(yè)部自控設(shè)計主管。
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