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1. 包裝機(jī)械中控制技術(shù)的組成

包裝機(jī)械并不是獨(dú)立的個(gè)體,它由多個(gè)系統(tǒng)共同組成。所以, 包裝機(jī)械中控制技術(shù)也根據(jù)包裝機(jī)械的系統(tǒng)組成分成不同的部分。

1. 1. 主傳動(dòng)部分

傳動(dòng)系統(tǒng)可以將未包裝的物品運(yùn)送到包裝機(jī)械中,然后將包裝好的物品傳送到指定的位置。所以,傳動(dòng)系統(tǒng)是整個(gè)包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作的基礎(chǔ)?？刂萍夹g(shù)在傳動(dòng)系統(tǒng)中主要是用來控制傳動(dòng)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(jìn)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(jìn)行檢測(cè)。這部分的控制技術(shù)主要是通過可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn),電腦根據(jù)信號(hào)發(fā)出不同的指令,控制傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。

1. 2. 計(jì)量部分

計(jì)量裝置承擔(dān)著稱重和計(jì)數(shù)等作用,是包裝操作開始前進(jìn)行的操作。計(jì)數(shù)是為了給生產(chǎn)效率的計(jì)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(jì)量裝置,可以一目了然整個(gè)生產(chǎn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù),明確生產(chǎn)是否符合預(yù)計(jì)的需求。在整個(gè)計(jì)量裝置中,也處處體現(xiàn)著控制技術(shù)。首先,計(jì)量的檢測(cè)信號(hào)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(shù)的支撐;最后,數(shù)據(jù)的處理和反饋更是需要控制技術(shù)作為基礎(chǔ)。

1. 3. 物品包裝的執(zhí)行部分

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

綜合分析整個(gè)包裝的執(zhí)行部分,控制技術(shù)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(shù)來實(shí)現(xiàn)。包裝機(jī)械的執(zhí)行部分的控制系統(tǒng)主要是通過PLC系統(tǒng)實(shí)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(jī)械的生產(chǎn)中。而且,PLC控制系統(tǒng)還有可靠性強(qiáng)、設(shè)計(jì)較靈活和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展,PLC的應(yīng)用極大提高了包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度,滿足了生產(chǎn)對(duì)包裝機(jī)械的需求。

1. 4. 成品的檢測(cè)部分

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

檢測(cè)部分的組成主要是傳感器和探測(cè)器,探測(cè)器檢驗(yàn)產(chǎn)品的各種屬性,然后把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式,再通過傳感器傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)的特征做相應(yīng)地處理,然后由邏輯變成給機(jī)械手臂指令,最終選擇挑選的動(dòng)作或者靜止的動(dòng)作。控制系統(tǒng)在整個(gè)檢測(cè)部分是其運(yùn)轉(zhuǎn)的中樞,信號(hào)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(dòng)作,最后滿足生產(chǎn)的各項(xiàng)需求。

2. 包裝機(jī)械中控制技術(shù)的要求

根據(jù)上文的分析,控制技術(shù)在包裝機(jī)械的整個(gè)生產(chǎn)過程中都承擔(dān)著重要的作用。包裝機(jī)械不同的部分對(duì)控制技術(shù)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(jī)械的整個(gè)過程是一條生產(chǎn)線,每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)速度是不相同的,需要做出多種調(diào)節(jié)。而且,當(dāng)前包裝機(jī)械并不能全面地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,在一些步驟中還需要進(jìn)行相應(yīng)的手動(dòng)操作,手動(dòng)操作和自動(dòng)操作對(duì)速度的要求也是不同的,需要進(jìn)行速度調(diào)節(jié)的操作。

基于包裝機(jī)械生產(chǎn)對(duì)速度調(diào)節(jié)的要求,控制技術(shù)要實(shí)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(shí)調(diào)節(jié)傳送的速度。為實(shí)現(xiàn)這一操作,需要將控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)

1. 2. 檢測(cè)部分和執(zhí)行部分在工作時(shí)間上的配合

整個(gè)包裝的過程就是將物品傳送到一個(gè)又一個(gè)的單元上,然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。包裝物品的主要操作就是包裝執(zhí)行過程,在這個(gè)過程中,物品是靜止的。正是因?yàn)檫@種靜止和運(yùn)動(dòng)的矛盾,需要包裝機(jī)械的檢測(cè)部分和執(zhí)行部分部分在工作時(shí)間上緊密地配合,否則就無法完成整個(gè)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(jī)械進(jìn)行包裝操作不僅要滿足檢測(cè)部分和執(zhí)行部分上的緊密配合,還要實(shí)現(xiàn)包裝的連續(xù)性,這是生產(chǎn)的基本要求。例如, 在進(jìn)行煙草包裝的時(shí)候,煙盒的包裝材料并不能夠連續(xù)傳送,所以只能在進(jìn)行完一個(gè)操作之后將其傳送到下一個(gè)部位,然后再進(jìn)行后續(xù)的操作。這也需要控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)多個(gè)操作之間的配合,使之能夠快速地完成整個(gè)包裝過程。在檢測(cè)部分和執(zhí)行部分工作時(shí)間的配合上,控制技術(shù)發(fā)揮著協(xié)調(diào)的作用,通過控制不同部分之間的運(yùn)作狀態(tài)來協(xié)調(diào)整個(gè)包裝的過程,這方面對(duì)控制技術(shù)的要求較高,需要其滿足速度和精度上的要求。

1. 3. 主傳動(dòng)部分的控制

包裝機(jī)械的主傳動(dòng)部分主要進(jìn)行間歇性的運(yùn)動(dòng)和連續(xù)性的運(yùn) 動(dòng)兩種,包裝機(jī)械也根據(jù)主傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)方式分為不同的類型。由于運(yùn)動(dòng)形式的不同,包裝機(jī)械的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)也存在著很明顯的差 異。首先,因?yàn)橹鱾鲃?dòng)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(shí)際的需求做出多種調(diào)整。再者,包裝 機(jī)械各工作部位在不同的運(yùn)動(dòng)形式下也需要調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)的形式。

基于主傳動(dòng)方式選擇的問題,包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)必須能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同做出不同的選擇,然后保障包裝機(jī)械高效地運(yùn)行。另外,主傳動(dòng)方式也需要相應(yīng)的控制技術(shù),可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求調(diào)節(jié)主傳動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式,以此來適應(yīng)生產(chǎn)的需求。

1. 4. 工作動(dòng)作的次序

包裝機(jī)械是一個(gè)復(fù)雜的整體,它集合了機(jī)電一體化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和控制技術(shù)等,也正因?yàn)槿绱?包裝機(jī)械的所有動(dòng)作必須按照一定的次序進(jìn)行,而且需要各部分元件之間的緊密配合。另外,包裝機(jī)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(jìn)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(gè)包裝的過程中,控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)的需要和工藝流程的安排,依次將需要包裝的商品運(yùn)送到不同的包裝區(qū)間,然后進(jìn)行相應(yīng)的包裝操作。這需要整個(gè)控制系統(tǒng)和包裝機(jī)械整體地配合,嚴(yán)密安排每一個(gè)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(cè)系統(tǒng)的信息做出各種調(diào)整,最終保障生產(chǎn)的正常進(jìn)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(jī)械工作的需要,它長(zhǎng)時(shí)間處在高速運(yùn)作的狀態(tài),再者,為了追求效率,包裝機(jī)械的運(yùn)作是連續(xù)性的。所以,很容易因?yàn)闄C(jī)械設(shè)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(jī)械設(shè)備還會(huì)因?yàn)?/span>工 業(yè) 技 術(shù)磨損和疲勞等問題造成斷裂的現(xiàn)象,給現(xiàn)場(chǎng)的工作人員帶來安全方面的威脅。因此,包裝機(jī)械的設(shè)計(jì),必須體現(xiàn)安全方面的控制。控制包裝機(jī)械的安全問題需要從兩方面入手,首先是包裝機(jī)械設(shè)備本身的安全問題。包裝機(jī)械一旦因?yàn)楣收贤Ｖ惯\(yùn)轉(zhuǎn)將給企業(yè)帶來巨大的損失,所以要及時(shí)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(yīng)變片的使用。在包裝機(jī)械設(shè)備的重要部位貼上相應(yīng)的影片,然后把設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào), 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(yīng)地判斷,判斷包裝機(jī)械設(shè)備的運(yùn)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(shí)發(fā)出信號(hào)給人們提出預(yù)警,就可以進(jìn)行相應(yīng)地維護(hù)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(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn),懂得如何處理緊急情況。另外,也要制定相應(yīng)的預(yù)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?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)信號(hào)做出邏輯判斷,不會(huì)因?yàn)槭韬龅仍蚴挂馔獍l(fā)生。

3. 包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
   1. 記憶控制

包裝機(jī)械中的各個(gè)工作步驟需要按照相應(yīng)的次序聯(lián)系起來, 實(shí)現(xiàn)待包裝物品有序進(jìn)行各種操作。當(dāng)操作滿足生產(chǎn)的需求時(shí), 就需要把傳感器收集到的信號(hào)記錄下來,作為記憶控制的基礎(chǔ), 這是從側(cè)面實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械可持續(xù)生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)。記憶控制其實(shí)就是用一次成功的操作作為整個(gè)系統(tǒng)重復(fù)的基準(zhǔn),后續(xù)的操作都按照標(biāo)準(zhǔn)的模式繼續(xù)進(jìn)行。

在進(jìn)行記憶控制設(shè)計(jì)時(shí),需要在程序的設(shè)計(jì)中增加寄存器,把傳感器和檢測(cè)器記錄下的各種信號(hào)記錄下來,作為下次操作的基礎(chǔ)。而且,為了實(shí)現(xiàn)記憶控制,還需要協(xié)調(diào)自動(dòng)化在包裝機(jī)械中的作用,實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械自主控制的目的。按照設(shè)計(jì)的流程,第一次包裝操作一般為半手動(dòng)的形式,然后由檢測(cè)器和傳感器將采集到的信號(hào)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(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械的記憶控制。

1. 2. 基于市場(chǎng)需求的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不論是控制系統(tǒng)還是傳動(dòng)系統(tǒng),都是為了滿足市場(chǎng)的需求,所以在設(shè)計(jì)包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)時(shí),就要從市場(chǎng)的需求入手,這樣才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的,促進(jìn)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。市場(chǎng)的需求是由客戶決定的,因此在將控制技術(shù)應(yīng)用在包裝機(jī)械中時(shí),首先要考慮的就是客戶的需求。市場(chǎng)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步給包裝機(jī)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(jī)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力。其次,客戶還追求包裝機(jī)械和生產(chǎn)機(jī)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(diǎn)要求都體現(xiàn)了客戶對(duì)包裝機(jī)械柔性的需求,是包裝機(jī)械在應(yīng)用控制技術(shù)時(shí)考慮的重點(diǎn)。上述的幾種市場(chǎng)需求都需要從控制系統(tǒng)入手,協(xié)調(diào)整個(gè)包裝機(jī)械元件之間的關(guān)系,然后提高生產(chǎn)的效率,提供更多的功能模塊滿足個(gè)性化工 業(yè) 技 術(shù)的要求?？刂萍夹g(shù)在其中起到的是中樞的作用,協(xié)調(diào)整個(gè)生產(chǎn)按照預(yù)期的方式進(jìn)行。因此,必須在設(shè)計(jì)的時(shí)候就將控制系統(tǒng)引入到包裝機(jī)械中。

包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)不僅要從市場(chǎng)的需求入手,還要相應(yīng)地考慮社會(huì)在發(fā)展中包裝機(jī)械的方向。自從我國(guó)提出可持續(xù)發(fā)展的概念后,整個(gè)社會(huì)都在追求可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。當(dāng)前發(fā)展的是可持續(xù)的經(jīng)濟(jì),要求機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的污染物較少,產(chǎn)生的噪聲也要小,這就對(duì)包裝機(jī)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(jī)械才能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)包裝機(jī)械生產(chǎn)的核心,要優(yōu)化整個(gè)包裝的過程,滿足可持續(xù)的需求,就要從優(yōu)化包裝機(jī)械的控制系統(tǒng)入手。

1. 3. 速度的控制

包裝機(jī)械的速度控制可以用手動(dòng)的方式控制,也可以用自動(dòng)的方式控制。手動(dòng)的方式較為簡(jiǎn)單,就是通過人為的觀察包裝機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和按照生產(chǎn)的需求,調(diào)節(jié)包裝機(jī)械的速度。包裝機(jī)械的自動(dòng)控制涉及得就較為廣泛,因?yàn)樵谏a(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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理,然后根據(jù)處理的結(jié)構(gòu)反饋操作的指令,控制整個(gè)包裝機(jī)械的生產(chǎn)速度。兩種方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),但是整體來說,速度的控制系統(tǒng)并不復(fù)雜。

包裝機(jī)械的速度控制若采用人為的方式,會(huì)減小前提的投入, 但是生產(chǎn)中的效率并不高,而且會(huì)出現(xiàn)各種人為因素對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的影響。如果采用自動(dòng)控制的形式,將提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度,加快生產(chǎn)的速度。而且,因?yàn)橛?jì)算機(jī)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(huì)增加前期的投入。因此,具體的速度控制方案要根據(jù)實(shí)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(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng),使之和包裝機(jī)械之間緊密的配合,共同提高生產(chǎn)的質(zhì)量,滿足設(shè)計(jì)的需求。

4. 結(jié)語

控制技術(shù)是包裝機(jī)械的核心,要實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械的發(fā)展,必須從控制技術(shù)入手,在設(shè)計(jì)中就將控制技術(shù)融入其中。我國(guó)包裝機(jī)械和發(fā)達(dá)國(guó)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(shù)是前提。另外,如何將控制技術(shù)很好地融合在包裝機(jī)械中也是包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

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