自動化包裝機械控制系統(tǒng)的設計方法探究

徐緒家

（佛山市順德區(qū)旭佳昇環(huán)保包裝制品有限公司，廣東 佛山 528300）

近年來，工業(yè)產業(yè)的迅速發(fā)展下，現(xiàn)代化技術與包裝機械設備相融合，使設備可依據(jù)產品的外觀特性等，生產出同類型產品，以滿足機械類企業(yè)發(fā)展的需求。包裝機械在工作過程中，以控制系統(tǒng)為主，對機械設備的各個環(huán)節(jié)點進行模塊化操作，以此來保證設備操控的精準性。在對控制系統(tǒng)進行設計時，應從多個角度進行分析，針對控制系統(tǒng)的聯(lián)動功能進行研究，以保證控制系統(tǒng)設計的完整性。

1 包裝機械特性論述

包裝機械是可按照系統(tǒng)的指令需求，完成商品的包裝，其具體施工環(huán)節(jié)包括充填過程、包裝過程、封口過程等，同時也可實現(xiàn)包裝成品的擺放等問題。在包裝機械投入使用后，可減少企業(yè)員工數(shù)量，在基準指令的設定下，可減小包裝產品的誤差。

包裝機械在使用過程中，可有效提升企業(yè)的生產效率，并按照產品的外觀形狀等進行統(tǒng)一量化生產，在部分手工操作無法完成的環(huán)節(jié)也可由包裝機械來實現(xiàn)，同時包裝機械可對蓬松類物質進行壓縮打包，極大縮減物質的體積，例如棉花、麻等物質，提升存儲資源、運輸資源的利用效率。包裝機械也可實現(xiàn)非觸碰類加工，例如在生產食品、藥物時，法律明文禁止手工包裝程序，在包裝機械的應用下，可對此類產品進行一體化加工，進而為產品提供衛(wèi)生保障。

2 自動化包裝機械控制系統(tǒng)設計基準

包裝機械是以數(shù)字化技術、自動化技術、智能化技術為主，在設備部件的支持下，可有效實現(xiàn)產品的一體化加工流程。在包裝機械工作過程中，其工作原理基本相同，本文以創(chuàng)可貼產品包裝為切入點，對包裝機械模塊化設計進行研究。

當前包裝機械一般以機器、電氣系統(tǒng)、光導傳感技術為主，通過對產品的加工流程以及外觀形狀進行實時檢測，以保證下一操作環(huán)節(jié)的流暢運行。在對包裝機械系統(tǒng)進行設計時，其內部模塊化操控系統(tǒng)可作為設備的核心部件，通過內部模塊系統(tǒng)的分化操作，以實現(xiàn)設備的多功能運行。模塊化操控系統(tǒng)在運行時，具有柔性生產、多品類生產、高質量生產、低成本生產的特性。依據(jù)產品的生產特性及使用特性，可通過模塊化設置來實現(xiàn)具體化操控，以精密化的操控手段保證產品包裝過程中結構性能的完整性。在加工過程中，可依據(jù)產品的實際生產情況進行改變，通過內部模塊化程序的調整設定，可使生產出的產品呈現(xiàn)出多形式化，進而滿足產品市場的實際需求。模塊化操控系統(tǒng)可實現(xiàn)操作范圍內的基準設定，減少產品包裝生產出來的誤差，進而提升產品的質量。同時模塊化操控系統(tǒng)可對單體部件進行批量生產，以減小加工成本。

3 自動化包裝機械控制系統(tǒng)的設計研究

（1）傳動系統(tǒng)。自動化包裝機械的傳動系統(tǒng)一般是對產品在包裝鏈上的運行速度進行控制，同時可依據(jù)系統(tǒng)指令需求，對傳動速度進行周期性調整，以實現(xiàn)產品的多形式化包裝加工。包裝機械的傳動系統(tǒng)一般以伺服傳動軸組成，創(chuàng)可貼產品一般包括醫(yī)用棉、塑性膠布、貼膜紙以及包裝紙等構成，產品在傳動系統(tǒng)中運行時，一般包含三個工作流程，在包裝機械過程中，通過三點位式的包裝加工，可建構成創(chuàng)可貼成品。工位在實行工作時，三個工位運轉情況分別由不同的伺服電機來進行操控，針對產品的不同包裝加工方式等，對傳動軸之間的位置以及運行模式等進行協(xié)調。同時應針對各環(huán)節(jié)的實際加工情況進行定位控制，以保證當前階段的產品包裝環(huán)節(jié)流轉到下一包裝加工環(huán)節(jié)時，可實現(xiàn)產品的精準對接。應保證各產品包裝環(huán)節(jié)的速度維持在統(tǒng)一基準下，將每一包裝環(huán)節(jié)所需要的時間進行計算，以提升產品包裝的精準性。

針對傳動系統(tǒng)的外部接口進行設計時，一般以內網(wǎng)、總線模塊的設計方式為主，以實現(xiàn)系統(tǒng)運行內數(shù)據(jù)信息的反饋性傳輸。

（2）人機交互系統(tǒng)。在對人機交互系統(tǒng)進行設計時，可以工作人員的行為意識為主導，在技術能力允許的范圍內，來實現(xiàn)設備與操作人員的高效率溝通。人機交互系統(tǒng)一般以數(shù)據(jù)信息的采集與分類為主，針對設備不同運動狀態(tài)下產生的數(shù)據(jù)信息進行存儲記錄，以保證設備數(shù)據(jù)庫內信息的完整性，使工作人員可實現(xiàn)設備的故障數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)、非常態(tài)運行數(shù)據(jù)的查詢。人機交互系統(tǒng)一般以智能UI界面為主，將數(shù)據(jù)信息進行立體化呈現(xiàn)，并可將產品的數(shù)據(jù)參數(shù)等與實際生產參數(shù)相比對，其一般與PLC操控系統(tǒng)聯(lián)動運行，以確保產品包裝過程的完整性，同時可對設備的生產狀態(tài)進行監(jiān)督，并及時對數(shù)據(jù)信息進行反饋，當數(shù)據(jù)信息波動范圍較大時，在內部系統(tǒng)的作用下，可進行系統(tǒng)警報并使設備進入急停狀態(tài)。人機交互系統(tǒng)的設計也可為工作人員提供智能化操控，其系統(tǒng)將對設備的運行信息進行圖像呈現(xiàn)，為工作人員提供決策信息，以方便工作人員及時作出正確指令。

（3）運動控制系統(tǒng)。運動控制系統(tǒng)是通過伺服電機來進行工作的，其可對產品的包裝生產環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)包裝機械設備的調整功能、響應功能、振頻功能等。在對創(chuàng)可貼產品進行包裝時，其關聯(lián)性運動機構包括滾切、牽引、剝離、輸送等工藝，每一個運動機構都有與之相匹配的伺服驅動模塊，以此來實現(xiàn)設備的多功能性操控。運動操控系統(tǒng)作為精度控制機構，其可實現(xiàn)產品在高速包裝過程中的環(huán)節(jié)性對接，在系統(tǒng)設計時，可采用多點位定向傳輸?shù)脑O計方案，來提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳市?，并對包裝機械設備的多軸部件進行編程，以降低產品包裝環(huán)節(jié)轉換過程中所消耗的時間，進而提升設備的工作效率。

（4）主操控系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)具有傳輸效率高、擾阻性強、高穩(wěn)定性、模塊化操作等優(yōu)勢，可實現(xiàn)操控系統(tǒng)內的多模式化運行。包裝機械設備子在實際操作過程中，其屬于設備的同體操作，以任務目標為主，通過各項獨立式操作來完成最終目標，在對設備的單體系統(tǒng)進行設計時，應注重模塊之間協(xié)調性，以減少各傳動軸協(xié)調運動下產生的誤差。

包裝機械設備傳動軸工作的穩(wěn)定性，與多軸的坐標位置、傳動速度等具有密切關系，在對主操控系統(tǒng)（PLC）進行指令構建時，可制定一個坐標虛擬軸為基準，并構建以基準軸為主的下位傳動軸，將傳動軸的速度、位置等進行分析，同時應嚴格控制虛擬軸與實體軸的比例，以提升系統(tǒng)運行的精準性。在對包裝顏色及標記環(huán)節(jié)，可通過系統(tǒng)的外接編碼設備對設備的運動形態(tài)進行監(jiān)測，此過程中以傳動軸為基準，以保證目標信息反饋的精準性，在得標記目標的空間位置后，將數(shù)據(jù)信息上傳到主操控系統(tǒng)中，進而對設備提出下一步指令操控流程，以達到設備的自動化運行。

4 結 語

綜上所述，文章對包裝機械的工作特性進行概述，針對設備的控制系統(tǒng)進行設計時，應以加工產品的特性為基準，以具體加工環(huán)節(jié)來對操控系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)進行參數(shù)設定，在人機交互系統(tǒng)的設計下，為工作人員提供決策信息，以方便對運行中的機械設備進行調試。為提升主操控系統(tǒng)控制的精準性，應提升各模塊機構之間的協(xié)調性，并精準掌握環(huán)節(jié)轉換的時間點與空間位置等，以提升包裝機械設備的運行效率。