自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法探討

賀曉丹

摘要：對(duì)自動(dòng)化包裝控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，介紹了其設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并從模塊化、傳動(dòng)系統(tǒng)人機(jī)界面、運(yùn)動(dòng)控制和微調(diào)整處理結(jié)構(gòu)等方面對(duì)自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;包裝機(jī)械;控制系統(tǒng)

0? 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，商品種類不斷豐富，這為包裝行業(yè)的發(fā)展提供了非常好的環(huán)境和機(jī)遇，這樣包裝機(jī)械的需求量在不斷增加，越來越多的企業(yè)進(jìn)入到包裝機(jī)械的生產(chǎn)中，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也不斷加劇。在這樣的背景下，包裝機(jī)械企業(yè)要想生存和發(fā)展，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中穩(wěn)步發(fā)展，包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)需要加大研發(fā)投入，創(chuàng)新技術(shù)水平，從設(shè)計(jì)和制造工藝等方面入手，不斷提高包裝機(jī)械設(shè)計(jì)制造水平，制造出優(yōu)質(zhì)、高性能的包裝機(jī)械[1]。

1? 自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)分析

隨著信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等的快速發(fā)展，包裝機(jī)械設(shè)計(jì)制造迎來了新的機(jī)遇，包裝機(jī)械控制系統(tǒng)朝著自動(dòng)化方向發(fā)展。通過應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械的自動(dòng)化控制，不僅可以有效的提供包裝工作的效率，而且還能夠降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)力的使用，降低人力資源成本，從而為企業(yè)提高更多的經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)和現(xiàn)代機(jī)械加工處理技術(shù)之間有著密切的關(guān)系，包裝機(jī)械自動(dòng)一體化是通過外部機(jī)械設(shè)備和包裝工序作用來實(shí)現(xiàn)的[2]。

2? 自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

當(dāng)前，自動(dòng)化包裝機(jī)械控制以其具有的高效率、自定義流程等方面的優(yōu)勢(shì)，在加工領(lǐng)域應(yīng)用的越來越廣泛，應(yīng)用自動(dòng)化包裝機(jī)械不僅能夠?qū)崿F(xiàn)批量化的高效包裝，而且還可以進(jìn)行外部包裝的精細(xì)化加工，完成小批量、多品種的生產(chǎn)。此外，其還可以基于材料的數(shù)據(jù)，分辨材料的材質(zhì)，從而完成差異化的包裝，通過這樣的方式可以有效地降低包裝的成本。具體來說，自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)[2]：

2.1 單獨(dú)計(jì)算機(jī)的控制

在自動(dòng)化包裝機(jī)械控制中，包裝機(jī)械有計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化操作，通過這樣的方式可以高效、準(zhǔn)確的完成繁瑣的包裝工作，保證系統(tǒng)的良好運(yùn)行。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，還可以對(duì)包裝的流程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，在必須時(shí)也可以通過輸入操作指令的方式來對(duì)機(jī)械進(jìn)行人工操縱，從而更好地完成包裝工作。

2.2 小批量、多品種生產(chǎn)

在自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)中，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)不同模塊，可以滿足不同客戶的多樣化包裝需求，由于具有這些特點(diǎn)，使其在小批量、多品種的包裝工作中具有十分重要的作用?；谶@一系統(tǒng)，可以使包裝生產(chǎn)的周期被極大的縮短，具有重要意義。

2.3 分辨材質(zhì)

該系統(tǒng)可以通過計(jì)算機(jī)來自動(dòng)收集和分析各種包裝材料的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)包裝材質(zhì)的高質(zhì)量、高效率的識(shí)別。在系統(tǒng)中設(shè)置有探測(cè)器，具有加高的分辨率，可以快速、精確的對(duì)材料材質(zhì)進(jìn)行分析。在材料出現(xiàn)變化情況以后其能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并且實(shí)現(xiàn)其材料質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)化分析。在完成材料的分析工作之后，分析結(jié)構(gòu)會(huì)在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來，方便人們的使用。

2.4 生產(chǎn)成本降低

在自動(dòng)化包裝機(jī)械的應(yīng)用以后，包裝的效率會(huì)大幅度提升，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)?；纳a(chǎn)，這樣可以有效的降低勞動(dòng)力的使用，提高包裝的效率，從而為企業(yè)縮減成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。

3? 自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，主要工作包括模塊化、傳動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)界面、運(yùn)動(dòng)控制和微調(diào)整處理結(jié)構(gòu)等幾方面的設(shè)計(jì)，下面進(jìn)行詳細(xì)的分析：

3.1 模塊化

在當(dāng)前包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，最為核心的是進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，這樣才能夠有效地提高包裝的質(zhì)量和效率。在自動(dòng)化設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分結(jié)合包裝機(jī)械的特性，提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化水平。在自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，模塊化設(shè)計(jì)具有重要作用，通過進(jìn)行模塊化的設(shè)計(jì)，可以極大的豐富包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的多樣性，從而有效地提高其功能。

3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是自動(dòng)化包裝控制機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，修正工藝效率。在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，最重要的部分是電機(jī)運(yùn)行情況的設(shè)計(jì)，通過結(jié)合電機(jī)運(yùn)行的周期性，利用伺服軸實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的把控，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)包裝的傳遞。通過實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立把控，對(duì)于提高壓軸和位置效率的協(xié)同性具有重要意義，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)流程中慣性的有效把控，有效地降低對(duì)于伺服電機(jī)的影響[4]。

3.3 人機(jī)界面

在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)方面，需要體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的及時(shí)捕捉。在包裝機(jī)械運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)了機(jī)械故障，必須要做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作，從而為故障的解決提供數(shù)據(jù)支持。在人機(jī)界面設(shè)計(jì)中，最常用的人機(jī)交互方式就還是觸摸屏;在管理方面可以采用PLC進(jìn)行控制，通過其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)設(shè)定的精準(zhǔn)把控，基于這樣的方式，用戶即使在更換產(chǎn)品以后，也能夠快速的確定對(duì)應(yīng)措施。此外，在人際界面的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分了解產(chǎn)品的實(shí)際需求，將工藝參數(shù)的自動(dòng)化效果加以體現(xiàn)。

3.4 運(yùn)動(dòng)控制

在自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，通過進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，可以精準(zhǔn)的控制包裝機(jī)械的運(yùn)行情況，從而提高包裝機(jī)械工作的效率和準(zhǔn)確性。在運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保伺服電機(jī)具有自動(dòng)化功能修正的能力，從而使其能夠在低振動(dòng)和高效率的情況下，仍能正常運(yùn)行。在運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)將自動(dòng)化作為控制的主體，使電機(jī)具有單獨(dú)改變運(yùn)動(dòng)狀況的能力，通過這樣的方式來提高伺服電機(jī)運(yùn)行的獨(dú)立性。此外，為了提高包裝機(jī)械運(yùn)行控制的精準(zhǔn)性，可以采用多軸編程的方式，這樣系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)度會(huì)得到極大的提升。在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該注意代碼編程能夠?qū)Ξa(chǎn)品更新時(shí)間進(jìn)行記錄，從而有效地提升設(shè)備的整體水平。在進(jìn)行流程設(shè)計(jì)時(shí)，要確保其具有抗干擾的特性，要確保包裝機(jī)械的各個(gè)子系統(tǒng)具有比較強(qiáng)的協(xié)調(diào)功能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)同步控制，降低產(chǎn)品的誤差，從而提高包裝的質(zhì)量和效率。

3.5 微調(diào)整處理結(jié)構(gòu)

對(duì)于自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)而言，微處理結(jié)構(gòu)具有重要的作用，能夠保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行、設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中。有一些產(chǎn)品在經(jīng)過自動(dòng)化機(jī)械微調(diào)以后，還是不能夠通過審核，對(duì)于這些產(chǎn)品就需要進(jìn)行人工審核。文中所提到的微處理結(jié)構(gòu)，主要是指對(duì)產(chǎn)品包裝生產(chǎn)過程中可能會(huì)造成嚴(yán)重影響的問題進(jìn)行處理。舉例來說，在進(jìn)行包裝圖案的印刷過程中，應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識(shí)位置的調(diào)整以及材料富余等工作，對(duì)于這些問題，工作人員就需要進(jìn)行處理結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過這樣的方式來確保設(shè)計(jì)的包裝可以通過審核，推動(dòng)包裝生產(chǎn)自動(dòng)化、系統(tǒng)化。舉例來說，調(diào)整包裝機(jī)械的做功速率是一種常用的結(jié)構(gòu)處理設(shè)計(jì)方式，在進(jìn)行微結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以應(yīng)用以下公式：

功率=速度×?xí)r間? ? ? ?（1）

包裝尺寸：長(zhǎng)×高×寬? ? （2）

在自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，自動(dòng)化包裝機(jī)的控制系統(tǒng)也在快速的發(fā)展，推動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的多元化，從而可以滿足用戶的不同需求。用戶可以根據(jù)實(shí)際需求，利用控制程序的選擇功能，來滿足自身實(shí)際需求，進(jìn)行統(tǒng)一化的生產(chǎn)包裝，或者是差異化的包裝，從而實(shí)現(xiàn)包裝生產(chǎn)的自動(dòng)化，提高生產(chǎn)的效率。舉例來說，在實(shí)際應(yīng)用過程中，生產(chǎn)人員在操作界面可以通過輸入口令來實(shí)現(xiàn)差異化的生產(chǎn)，如其輸入“藍(lán)色”、“白色”口令，點(diǎn)擊差異化生產(chǎn)，并選擇執(zhí)行，包裝機(jī)就會(huì)進(jìn)行白色-藍(lán)色的生產(chǎn)模式，在生產(chǎn)循環(huán)周期結(jié)束后點(diǎn)“end”，結(jié)束包裝生產(chǎn)。

4? 包裝機(jī)械自動(dòng)化創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新思路

當(dāng)前的新型自動(dòng)化包裝機(jī)械基本上都是機(jī)電一體化設(shè)備，在包裝機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)中，多伺服電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)十分重要，是關(guān)鍵技術(shù)之一。在進(jìn)行自動(dòng)化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)過程中，為了提高機(jī)械的性能，需要應(yīng)用信息技術(shù)以及其它先進(jìn)的技術(shù)成果，從簡(jiǎn)化整機(jī)結(jié)構(gòu)、提高機(jī)械工作的精度和速度以及縮短傳動(dòng)鏈等方面著手，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。就目前而言，包裝機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要思路包括以下幾方面：

①提高工藝流程自動(dòng)化。工藝流程的自動(dòng)化是包裝機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的主要方向，通過應(yīng)用機(jī)械手來完成復(fù)雜動(dòng)作，可以有效地提高包裝機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展方向，通過不斷提高自動(dòng)化程度，可以提高生產(chǎn)效率，同時(shí)促進(jìn)設(shè)備的柔性和靈活性的提高。

②產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械一體化。通過實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械的一體化，能夠有效的提高生產(chǎn)的效率，而包裝機(jī)械的水平是限制二者一體化的重要因素，要實(shí)現(xiàn)二者的一體化，最為重要的就是解決好生產(chǎn)能力相互匹配的問題，這是包裝機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)創(chuàng)新的一個(gè)重要方向。

③提高包裝機(jī)械的柔性和靈活性。當(dāng)前，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，在這樣的背景下產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也在不斷加快，因此新型的包裝機(jī)械需要能夠適應(yīng)產(chǎn)品的變化，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，這就要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性。

④應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，在包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)獲得了重要應(yīng)用，應(yīng)用其可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大縮短了包裝機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)周期。

5? 結(jié)論

在現(xiàn)代生產(chǎn)制造行業(yè)中，包裝機(jī)械是重要的配套輔助工具，對(duì)于各行業(yè)的發(fā)展都有重要作用，對(duì)于推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的意義，在商品日益豐富的今天，包裝行業(yè)擁有非常廣闊的發(fā)展空間，同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)也非常激烈，因此需要不斷的創(chuàng)新包裝機(jī)械的制造工藝，提高其技術(shù)水平，提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化水平，進(jìn)而提升其包裝的質(zhì)量和效率，提高其核心競(jìng)爭(zhēng)力，這樣企業(yè)才能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得好的發(fā)展。

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