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傳統(tǒng)的包裝機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)只在全機(jī)械式設(shè)備配備一臺(tái)可編程序邏輯控制器PLC,用于控制 邏輯功能和驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)力軸。這第一代自動(dòng) 化設(shè)備的靈活性，穩(wěn)定性并不高。由于食品生命 周期短，產(chǎn)品多樣化，因此對(duì)設(shè)備靈活性，穩(wěn)定 性有更高的要求。在后來開發(fā)的第二代自動(dòng)化設(shè) 備功能從機(jī)械動(dòng)力軸轉(zhuǎn)移到電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，邏輯 功能仍然由PLC系統(tǒng)控制，與第一代自動(dòng)化設(shè)備 相比，有一定的進(jìn)步。今天的第三代自動(dòng)化設(shè)備 則完全電子化，其中控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)是包裝機(jī)械 結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。自動(dòng)化包裝機(jī)械集機(jī)、 電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術(shù)、 高智能的產(chǎn)品。包裝機(jī)械上使用的自動(dòng)化產(chǎn)品主 要有控制系統(tǒng)、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視 覺，人機(jī)界面和傳感器等幾類。具體包括：控制 系統(tǒng)（嵌入式產(chǎn)品、PLC、IPC、現(xiàn)場總線）、傳動(dòng) 控制（變頻器，直流調(diào)速）、運(yùn)動(dòng)控制（伺服、步進(jìn) 電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器）、人機(jī)界面（文本顯示器、觸 摸屏、平板電腦），電器元件及傳感器（溫度傳感 器、壓力傳感器，光電開關(guān)、行程開關(guān)，RFID 等）以及機(jī)器視覺（遠(yuǎn)程監(jiān)控、工業(yè)相機(jī)）。

1自動(dòng)化技術(shù)

1.1現(xiàn)場總線技術(shù)

運(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)首先“解放” 了大部分的 硬件，使得繁瑣的安裝環(huán)節(jié)得到簡化。在生產(chǎn)應(yīng) 用的實(shí)際過程中，便禾U性與靈活性更加明顯；可 以將現(xiàn)場總線技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成，這樣管理層 就可以通過ERP系統(tǒng)十分便利地調(diào)取、分析運(yùn)行 數(shù)據(jù)，了解生產(chǎn)的實(shí)際和即時(shí)情況，監(jiān)測車間的 運(yùn)行情況。現(xiàn)場總線技術(shù)在國內(nèi)的大型食品加工 企業(yè)應(yīng)用較為普遍，這為整個(gè)生產(chǎn)線的無人化操 作以及傳動(dòng)、檢測等工序的無縫銜接提供了便 利。

1.2傳感器技術(shù)

在食品加工與包裝機(jī)械行業(yè)中，傳感器的應(yīng) 用場合繁多，在食品飲料存儲(chǔ)罐的監(jiān)控、灌裝封 裝、混合及加工、冷卻及加溫、清潔、包裝等工 序都要用到傳感器。

1.3傳動(dòng)控制技術(shù)

傳動(dòng)產(chǎn)品在包裝機(jī)械上的使用，主要是為了 調(diào)整工藝速度和控制電機(jī)在生產(chǎn)過程速度的周期 性變化。但對(duì)于大多數(shù)包裝機(jī)械而言，變頻器并 非必選的電氣產(chǎn)品。變頻器在本行業(yè)的使用率較 低，在大型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的包裝生產(chǎn)線上有較大的發(fā) 展空間。

1.4運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在包裝機(jī)上的應(yīng)用，主要是實(shí) 現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步，用于裝 卸，輸送，打標(biāo)，碼垛，卸垛等工序。

1.5人機(jī)界面技術(shù)

包裝機(jī)械的HMI通常與PLC或者單片機(jī)配合 使用，用以設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀 態(tài)，記錄設(shè)備生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。少數(shù)高端機(jī)械使用了 觸摸屏。

1.6物流自動(dòng)化技術(shù)

物流自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就使得整個(gè)食品加 工與包裝生產(chǎn)線得到完善，一個(gè)完整的食品加工 鏈就形成了。物流自動(dòng)化技術(shù)最直接的體現(xiàn)就是 使得人力得到節(jié)省，盡管中國的勞動(dòng)力較為充 足，但物流的發(fā)展是大勢所趨。

1.7自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

自動(dòng)識(shí)別包裝材料的厚度、硬度、反彈力 等，通過電腦反饋到機(jī)械手調(diào)整動(dòng)作幅度，保證 不反彈;同時(shí)，保證各種不同的產(chǎn)品裝到同一盒 中，其排列是有規(guī)律的。由于生產(chǎn)線傳遞的產(chǎn)品 是無序的，則需要探頭掃描來確定不同形狀的物 料位置，然后反饋給不同機(jī)械手，這樣它就會(huì)準(zhǔn) 確無誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤 中。

1.8安全檢測技術(shù)

食品加工與包裝過程中的檢測技術(shù)不僅僅局 限于生產(chǎn)線上雜質(zhì)的檢測，隨著食品檢驗(yàn)受重視 程度逐漸加大，自可化技術(shù)在檢測技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 將進(jìn)一步擴(kuò)大。

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2自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

2.1開放而靈活的接口設(shè)計(jì)

—個(gè)開放的系統(tǒng)才能連接到各個(gè)傳感器、儀 器儀表、安全系統(tǒng)，這不僅包括了設(shè)備的之間的 互聯(lián)，也包括了與上位的ERP/MES.CIMS等系統(tǒng) 的互聯(lián)能力，包括開放的接口如OPC Server,與 數(shù)據(jù)庫的連接等。

2.2靈活的硬件設(shè)計(jì)

首先要有完整的產(chǎn)品生產(chǎn)線來滿足各種控制 系統(tǒng)的產(chǎn)品，如B&R的GMC就包含了針對(duì)同步 伺服、異步伺服、直流、步進(jìn)、液壓等的控制， 同時(shí)也包含了機(jī)器人和CNC庫的支持能力。

2.3柔性的生產(chǎn)

由于包裝對(duì)象的巨大變化能力，對(duì)于生產(chǎn)系 統(tǒng)的柔性提出了巨大的挑戰(zhàn)，一方面，工藝要快 速切換，另一方面，無需為一個(gè)新的生產(chǎn)設(shè)計(jì)新 的機(jī)器，這就體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)范圍上，而 生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)工廠的組織、流 程的優(yōu)化，在執(zhí)行面上，由自動(dòng)化系統(tǒng)提供的則 是快速的工藝切換，以及帶來的生產(chǎn)范圍的擴(kuò) 展。

2.4安全技術(shù)

隨著終端用戶以及政府對(duì)于人身安全的重 視，系統(tǒng)的安全性必須得到重視。

3氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)在國內(nèi)食品加工的大部分包裝工作，尤其 是較復(fù)雜的包裝過程基本還是人工操作，從而極 可能對(duì)被包裝產(chǎn)品造成污染，這種狀況極需得到 改變。目前國家加大力度實(shí)施食品質(zhì)量安全市場 準(zhǔn)入制度，食品包裝設(shè)備也正在逐步納入食品質(zhì) 量安全準(zhǔn)入體系中，其中的基礎(chǔ)組成部分之一是 氣動(dòng)技術(shù)。氣動(dòng)技術(shù)，具有高速高效、清潔安 全、低成本、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在食品包裝及生產(chǎn) 過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用，飲料和啤 酒灌裝機(jī)、果凍充填包裝機(jī)、灌醬機(jī)、肉類包裝 機(jī)等均有大量使用，可以縮短加工輔助時(shí)間，減 輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮設(shè)備的高效性能。

在食品生產(chǎn)中，不同的生產(chǎn)區(qū)對(duì)衛(wèi)生有不同 要求，將食品加工機(jī)械的環(huán)境定義為3個(gè)工作 區(qū)，食品區(qū)、飛濺區(qū)和非食品區(qū)；根據(jù)不同的區(qū) 域，所需要使用的氣動(dòng)技術(shù)及產(chǎn)品也不盡相同。 在食品區(qū)和飛濺區(qū)，氣動(dòng)技術(shù)主要用于分配、裝 瓶、成形、灌裝、配劑、密封等裝置中，由于氣 動(dòng)元件需要直接或間接與主要生產(chǎn)原料接觸，為 了防止產(chǎn)生對(duì)最終產(chǎn)品產(chǎn)生污染的可能性，其材 質(zhì)應(yīng)為無毒、無吸收性、耐腐蝕的不銹鋼；如果 使用鋁合金，則應(yīng)具有一定抗腐蝕能力、無毒 性、無吸收性；元件內(nèi)部所使用的橡膠制品如密 封件等應(yīng)符合相應(yīng)的衛(wèi)生要求，在工作環(huán)境中應(yīng) 具有耐熱、耐酸堿、耐油的穩(wěn)定性，可接受正常 清洗和消毒，不溶解，無毒性、無吸收性，不得 有影響產(chǎn)品的氣味；工作空氣過濾裝置應(yīng)保證不 得使5em以上的塵埃通過；結(jié)構(gòu)及表面應(yīng)平滑、 耐久、易于清潔并達(dá)到良好的洗凈效果。在這兩 種環(huán)境中應(yīng)用的典型的氣動(dòng)產(chǎn)品有不銹鋼氣缸、 潔凈型氣缸、易清洗閥島、不銹鋼氣源處理元件 等，而其中最具有代表意義的，是潔凈型氣缸。 非食品區(qū)，在這個(gè)區(qū)域，氣動(dòng)技術(shù)主要用于封 袋、包裝、貼標(biāo)、檢測、加蓋等裝置中，盡管這 個(gè)區(qū)域的氣動(dòng)元件不需要接觸生產(chǎn)原料，但通常 仍然需要具有標(biāo)準(zhǔn)化、易清洗、智能環(huán)保、結(jié)構(gòu) 緊湊等特點(diǎn)。由于現(xiàn)在釣食品包裝設(shè)備要求在有 限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能，因此對(duì)于氣動(dòng)元件 的尺寸也要求越來越緊湊、集成、模塊化；此 外，先進(jìn)的食品包裝設(shè)備普遍采用由過濾器、減 壓閥和不供油潤滑的閥、氣缸等組成的無給油潤 滑氣動(dòng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在元件需要潤滑處預(yù)先封 入潤滑脂，無需油霧器，可長時(shí)間工作而不需補(bǔ) 充潤滑脂，可降低油耗、改善環(huán)境、成本低、維 修方便、性能穩(wěn)定。

隨著食品加工技術(shù)水平的提高，食品包裝的 自動(dòng)化水平也在不斷提咼，目前，食品包裝機(jī)械 的研發(fā)正朝著高速、多功能化及控制智能化的方 向發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人、微電子、電腦、智能型和 圖像傳感技術(shù)等將會(huì)得到越來越廣泛應(yīng)用，而應(yīng) 用于食品包裝機(jī)械的氣動(dòng)技術(shù)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化 也就將成為必然。智能化氣缸是氣缸智能化的集 大成者，大多數(shù)氣動(dòng)系統(tǒng)的故障因空氣處理系統(tǒng) 而起，而傳統(tǒng)的氣源處理存在一些缺陷，主要是 缺乏狀態(tài)的監(jiān)控和反饋，例如過濾器濾芯阻塞、 調(diào)壓閥調(diào)壓不正常等問題常常出現(xiàn)，影響整個(gè)氣 動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；而智能化三聯(lián)件則有效地解 決了這一難題可告知何時(shí)需要更換濾芯、潤滑 油，壓力狀態(tài)是否正常、記錄使用時(shí)間，從而使 故障率達(dá)到最低、減少維護(hù)維修成本，提高系統(tǒng) 及設(shè)備的正常運(yùn)行時(shí)間和生產(chǎn)能力。

食品行業(yè)與飲料行業(yè)，更是依賴于包裝行業(yè) 的技術(shù)進(jìn)步和配套服務(wù),因此，我們不能忽視包 裝機(jī)械落后的現(xiàn)狀，努力積極推動(dòng)包裝業(yè)走上快 速健康發(fā)展的自動(dòng)化道路。

 

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