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1. 包裝機械中控制技術的組成

包裝機械并不是獨立的個體,它由多個系統(tǒng)共同組成。所以, 包裝機械中控制技術也根據(jù)包裝機械的系統(tǒng)組成分成不同的部分。

1. 1. 主傳動部分

傳動系統(tǒng)可以將未包裝的物品運送到包裝機械中,然后將包裝好的物品傳送到指定的位置。所以,傳動系統(tǒng)是整個包裝機械實現(xiàn)連續(xù)工作的基礎?？刂萍夹g在傳動系統(tǒng)中主要是用來控制傳動的速度和精度,在包裝開始前將產(chǎn)品傳送到指定的位置進行包裝操作,在包裝完成后再將產(chǎn)品傳送到指定的位置進行檢測。這部分的控制技術主要是通過可編程邏輯控制器實現(xiàn),電腦根據(jù)信號發(fā)出不同的指令,控制傳動系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)方式。

1. 2. 計量部分

計量裝置承擔著稱重和計數(shù)等作用,是包裝操作開始前進行的操作。計數(shù)是為了給生產(chǎn)效率的計算提供原始數(shù)據(jù),稱重是為了給包裝開始的物品質(zhì)量提供保障。通過計量裝置,可以一目了然整個生產(chǎn)的各項數(shù)據(jù),明確生產(chǎn)是否符合預計的需求。在整個計量裝置中,也處處體現(xiàn)著控制技術。首先,計量的檢測信號就是控制開始的第一步;其次,數(shù)據(jù)的傳送也需要控制技術的支撐;最后,數(shù)據(jù)的處理和反饋更是需要控制技術作為基礎。

1. 3. 物品包裝的執(zhí)行部分

整個包裝過程最關鍵的環(huán)節(jié)就是包裝的執(zhí)行操作,也是在這個環(huán)節(jié),包裝機械發(fā)揮其核心的作用。在包裝過程中,控制技術最直接的控制整個操作。按照目前包裝機械的情況,整個包裝過程都是事先編好控制程序,然后由計算機控制輸出指令,最后控制包裝的操作。

綜合分析整個包裝的執(zhí)行部分,控制技術是其核心。從指令的編寫到指令的執(zhí)行,必須通過控制技術來實現(xiàn)。包裝機械的執(zhí)行部分的控制系統(tǒng)主要是通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn),PLC可以將人們編寫的程序語言邏輯化地反映在包裝機械的生產(chǎn)中。而且,PLC控制系統(tǒng)還有可靠性強、設計較靈活和操作簡單等優(yōu)點。根據(jù)包裝機械行業(yè)的發(fā)展,PLC的應用極大提高了包裝機械的自動化程度,滿足了生產(chǎn)對包裝機械的需求。

1. 4. 成品的檢測部分

包裝機械完成包裝的操作后,并沒有完成整個包裝的環(huán)節(jié),成品還需要經(jīng)過檢驗的環(huán)節(jié),檢查其質(zhì)量是否符合企業(yè)設計的要求。因此,在包裝機械包裝的成品還需要經(jīng)過檢測,判斷其合格性,然后把不符合要求的產(chǎn)品挑選出來。

檢測部分的組成主要是傳感器和探測器,探測器檢驗產(chǎn)品的各種屬性,然后把它轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)據(jù)格式,再通過傳感器傳遞給計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的特征做相應地處理,然后由邏輯變成給機械手臂指令,最終選擇挑選的動作或者靜止的動作。控制系統(tǒng)在整個檢測部分是其運轉(zhuǎn)的中樞,信號在發(fā)出之后, 控制系統(tǒng)根據(jù)指令的不同執(zhí)行不同的動作,最后滿足生產(chǎn)的各項需求。

2. 包裝機械中控制技術的要求

根據(jù)上文的分析,控制技術在包裝機械的整個生產(chǎn)過程中都承擔著重要的作用。包裝機械不同的部分對控制技術也有著不同的要求,這需要從生產(chǎn)的角度考慮要求的問題,下文將就不同的要求作出具體地分析。

1. 1. 調(diào)節(jié)速度

包裝機械的整個過程是一條生產(chǎn)線,每個環(huán)節(jié)對應的傳動速度是不相同的,需要做出多種調(diào)節(jié)。而且,當前包裝機械并不能全面地實現(xiàn)自動化操作,在一些步驟中還需要進行相應的手動操作,手動操作和自動操作對速度的要求也是不同的,需要進行速度調(diào)節(jié)的操作。

基于包裝機械生產(chǎn)對速度調(diào)節(jié)的要求,控制技術要實現(xiàn)調(diào)節(jié)的功能,必須有可選的速度方案或者可以根據(jù)生產(chǎn)的需求隨時調(diào)節(jié)傳送的速度。為實現(xiàn)這一操作,需要將控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)

1. 2. 檢測部分和執(zhí)行部分在工作時間上的配合

整個包裝的過程就是將物品傳送到一個又一個的單元上,然后進行相應的操作。包裝物品的主要操作就是包裝執(zhí)行過程,在這個過程中,物品是靜止的。正是因為這種靜止和運動的矛盾,需要包裝機械的檢測部分和執(zhí)行部分部分在工作時間上緊密地配合,否則就無法完成整個包裝的操作,或者包裝的質(zhì)量出現(xiàn)各種各樣的問題。

包裝機械進行包裝操作不僅要滿足檢測部分和執(zhí)行部分上的緊密配合,還要實現(xiàn)包裝的連續(xù)性,這是生產(chǎn)的基本要求。例如, 在進行煙草包裝的時候,煙盒的包裝材料并不能夠連續(xù)傳送,所以只能在進行完一個操作之后將其傳送到下一個部位,然后再進行后續(xù)的操作。這也需要控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)多個操作之間的配合,使之能夠快速地完成整個包裝過程。在檢測部分和執(zhí)行部分工作時間的配合上,控制技術發(fā)揮著協(xié)調(diào)的作用,通過控制不同部分之間的運作狀態(tài)來協(xié)調(diào)整個包裝的過程,這方面對控制技術的要求較高,需要其滿足速度和精度上的要求。

1. 3. 主傳動部分的控制

包裝機械的主傳動部分主要進行間歇性的運動和連續(xù)性的運 動兩種,包裝機械也根據(jù)主傳動部分的運動方式分為不同的類型。由于運動形式的不同,包裝機械的運動結(jié)構也存在著很明顯的差 異。首先,因為主傳動的不同,其力矩是不同的,零件結(jié)合處承受的 載荷也是不同的,需要根據(jù)實際的需求做出多種調(diào)整。再者,包裝 機械各工作部位在不同的運動形式下也需要調(diào)節(jié)其運動的形式。

基于主傳動方式選擇的問題,包裝機械的控制系統(tǒng)必須能夠根據(jù)運動方式的不同做出不同的選擇,然后保障包裝機械高效地運行。另外,主傳動方式也需要相應的控制技術,可以根據(jù)生產(chǎn)的實際需求調(diào)節(jié)主傳動的運轉(zhuǎn)方式,以此來適應生產(chǎn)的需求。

1. 4. 工作動作的次序

包裝機械是一個復雜的整體,它集合了機電一體化技術、自動化技術和控制技術等,也正因為如此,包裝機械的所有動作必須按照一定的次序進行,而且需要各部分元件之間的緊密配合。另外,包裝機械的生產(chǎn)線也分為柔性包裝生產(chǎn)線和剛性包裝生產(chǎn)線,需要根據(jù)不同的生產(chǎn)需求進行多方地調(diào)節(jié)。

控制系統(tǒng)就是起到總體調(diào)節(jié)的作用,在整個包裝的過程中,控制系統(tǒng)根據(jù)設計的需要和工藝流程的安排,依次將需要包裝的商品運送到不同的包裝區(qū)間,然后進行相應的包裝操作。這需要整個控制系統(tǒng)和包裝機械整體地配合,嚴密安排每一個生產(chǎn)的流程。另 外,在包裝的過程中也可能出現(xiàn)各種意外情況,還需要控制系統(tǒng)根據(jù)檢測系統(tǒng)的信息做出各種調(diào)整,最終保障生產(chǎn)的正常進行。

1. 5. 安全方面的控制

任何生產(chǎn)操作,安全都是第一位的。由于包裝機械工作的需要,它長時間處在高速運作的狀態(tài),再者,為了追求效率,包裝機械的運作是連續(xù)性的。所以,很容易因為機械設備的疲勞磨損產(chǎn)生意外,造成不必要的安全問題。大型的包裝機械設備還會因為工 業(yè) 技 術磨損和疲勞等問題造成斷裂的現(xiàn)象,給現(xiàn)場的工作人員帶來安全方面的威脅。因此,包裝機械的設計,必須體現(xiàn)安全方面的控制?？刂瓢b機械的安全問題需要從兩方面入手,首先是包裝機械設備本身的安全問題。包裝機械一旦因為故障停止運轉(zhuǎn)將給企業(yè)帶來巨大的損失,所以要及時地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,這其中就涉及到了傳感器和應變片的使用。在包裝機械設備的重要部位貼上相應的影片,然后把設備運轉(zhuǎn)中的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號, 經(jīng)過放大之后再傳遞給電腦。電腦處理了信息之后,做出相應地判斷,判斷包裝機械設備的運轉(zhuǎn)是否處在正常的狀態(tài)。若有故障存在或者隱患存在,及時發(fā)出信號給人們提出預警,就可以進行相應地維護和故障排除操作,避免產(chǎn)生安全問題。其次就是操作人員的安全問題,需要加強對工作人員的培訓,懂得如何處理緊急情況。另外,也要制定相應的預防措施,避免發(fā)生安全問題后造成不必要的損失。在安全的控制中,控制系統(tǒng)也起到不可忽視的作用,因為計算機系統(tǒng)會根據(jù)信號做出邏輯判斷,不會因為疏忽等原因使意外發(fā)生。

3. 包裝機械控制系統(tǒng)的設計
   1. 記憶控制

包裝機械中的各個工作步驟需要按照相應的次序聯(lián)系起來, 實現(xiàn)待包裝物品有序進行各種操作。當操作滿足生產(chǎn)的需求時, 就需要把傳感器收集到的信號記錄下來,作為記憶控制的基礎, 這是從側(cè)面實現(xiàn)包裝機械可持續(xù)生產(chǎn)和自動化生產(chǎn)。記憶控制其實就是用一次成功的操作作為整個系統(tǒng)重復的基準,后續(xù)的操作都按照標準的模式繼續(xù)進行。

在進行記憶控制設計時,需要在程序的設計中增加寄存器,把傳感器和檢測器記錄下的各種信號記錄下來,作為下次操作的基礎。而且,為了實現(xiàn)記憶控制,還需要協(xié)調(diào)自動化在包裝機械中的作用,實現(xiàn)包裝機械自主控制的目的。按照設計的流程,第一次包裝操作一般為半手動的形式,然后由檢測器和傳感器將采集到的信號傳到寄存器中寄存,后續(xù)的操作只需要模擬寄存器中的參數(shù),就可以實現(xiàn)包裝機械的記憶控制。

1. 2. 基于市場需求的控制系統(tǒng)設計

包裝機械設計不論是控制系統(tǒng)還是傳動系統(tǒng),都是為了滿足市場的需求,所以在設計包裝機械的控制系統(tǒng)時,就要從市場的需求入手,這樣才能實現(xiàn)設計的目的,促進包裝機械行業(yè)的發(fā)展。市場的需求是由客戶決定的,因此在將控制技術應用在包裝機械中時,首先要考慮的就是客戶的需求。市場的發(fā)展和技術的進步給包裝機械的客戶提供了更多的考慮空間,所以他們的需求也發(fā)生了一定的變化。首先,他們要求提高包裝機械生產(chǎn)的效率。生產(chǎn)效率是成本的保障,提高生產(chǎn)的效率就提高了自身的市場競爭 力。其次,客戶還追求包裝機械和生產(chǎn)機械的一體化,要求生產(chǎn)商 改變生產(chǎn)的思路和方向。這兩點要求都體現(xiàn)了客戶對包裝機械柔性的需求,是包裝機械在應用控制技術時考慮的重點。上述的幾種市場需求都需要從控制系統(tǒng)入手,協(xié)調(diào)整個包裝機械元件之間的關系,然后提高生產(chǎn)的效率,提供更多的功能模塊滿足個性化工 業(yè) 技 術的要求。控制技術在其中起到的是中樞的作用,協(xié)調(diào)整個生產(chǎn)按照預期的方式進行。因此,必須在設計的時候就將控制系統(tǒng)引入到包裝機械中。

包裝機械的設計不僅要從市場的需求入手,還要相應地考慮社會在發(fā)展中包裝機械的方向。自從我國提出可持續(xù)發(fā)展的概念后,整個社會都在追求可持續(xù)的經(jīng)濟發(fā)展方式。當前發(fā)展的是可持續(xù)的經(jīng)濟,要求機械設備產(chǎn)生的污染物較少,產(chǎn)生的噪聲也要小,這就對包裝機械內(nèi)含的科技提出了更高的要求。只有滿足這些需求,包裝機械才能夠?qū)崿F(xiàn)長遠發(fā)展的目標?？刂葡到y(tǒng)是整個包裝機械生產(chǎn)的核心,要優(yōu)化整個包裝的過程,滿足可持續(xù)的需求,就要從優(yōu)化包裝機械的控制系統(tǒng)入手。

1. 3. 速度的控制

包裝機械的速度控制可以用手動的方式控制,也可以用自動的方式控制。手動的方式較為簡單,就是通過人為的觀察包裝機械的運動狀態(tài)和按照生產(chǎn)的需求,調(diào)節(jié)包裝機械的速度。包裝機械的自動控制涉及得就較為廣泛,因為在生產(chǎn)的過程中不僅需要采集生產(chǎn)中產(chǎn)品的各種參數(shù),還要將這些參數(shù)傳遞到計算機系統(tǒng)中進行處理,然后根據(jù)處理的結(jié)構反饋操作的指令,控制整個包裝機械的生產(chǎn)速度。兩種方式都有各自的優(yōu)點和缺點,但是整體來說,速度的控制系統(tǒng)并不復雜。

包裝機械的速度控制若采用人為的方式,會減小前提的投入, 但是生產(chǎn)中的效率并不高,而且會出現(xiàn)各種人為因素對生產(chǎn)質(zhì)量的影響。如果采用自動控制的形式,將提高包裝機械的自動化程度,加快生產(chǎn)的速度。而且,因為計算機處理數(shù)據(jù)的精確和高校,也將提高生產(chǎn)的效率,但是會增加前期的投入。因此,具體的速度控制方案要根據(jù)實際的生產(chǎn)需求來選擇,在選定速度控制方案后,還要調(diào)節(jié)傳動系統(tǒng)和檢測系統(tǒng),使之和包裝機械之間緊密的配合,共同提高生產(chǎn)的質(zhì)量,滿足設計的需求。

4. 結(jié)語

控制技術是包裝機械的核心,要實現(xiàn)包裝機械的發(fā)展,必須從控制技術入手,在設計中就將控制技術融入其中。我國包裝機械和發(fā)達國家的差異就在于性能和控制方面,要縮小這種差距,提高控制技術是前提。另外,如何將控制技術很好地融合在包裝機械中也是包裝機械設計的關鍵。

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