自動化包裝機械控制系統(tǒng)的設(shè)計方法

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摘要：包裝機械在數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)應(yīng)用下，可依據(jù)產(chǎn)品的實際特性進行自動化加大，其內(nèi)部的同步控制原理可有效減少產(chǎn)品之間的差異性。文章對包裝機械的生產(chǎn)特性進行論述，對自動化包裝機械控制系統(tǒng)設(shè)計基準(zhǔn)進行探析，從傳動系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、主操控系統(tǒng)等，對包裝機械控制系統(tǒng)的設(shè)計方法進行探究。

關(guān)鍵詞：自動化；包裝機械；控制系統(tǒng)

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(zhǔn)指令的設(shè)定下，可減小包裝產(chǎn)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(chǎn)效率，并按照產(chǎn)品的外觀形狀等進行統(tǒng)一量化生產(chǎn)，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(zhì)進行壓縮打包，極大縮減物質(zhì)的體積，例如棉花、麻等物質(zhì)，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(chǎn)食品、藥物時，法律明文禁止手工包裝程序，在包裝機械的應(yīng)用下，可對此類產(chǎn)品進行一體化加工，進而為產(chǎn)品提供衛(wèi)生保障。

2自動化包裝機械控制系統(tǒng)設(shè)計基準(zhǔn)

包裝機械是以數(shù)字化技術(shù)、自動化技術(shù)、智能化技術(shù)為主，在設(shè)備部件的支持下，可有效實現(xiàn)產(chǎn)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(chǎn)品包裝為切入點，對包裝機械模塊化設(shè)計進行研究。當(dāng)前包裝機械一般以機器、電氣系統(tǒng)、光導(dǎo)傳感技術(shù)為主，通過對產(chǎn)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(shè)計時，其內(nèi)部模塊化操控系統(tǒng)可作為設(shè)備的核心部件，通過內(nèi)部模塊系統(tǒng)的分化操作，以實現(xiàn)設(shè)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(chǎn)、多品類生產(chǎn)、高質(zhì)量生產(chǎn)、低成本生產(chǎn)的特性。依據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)特性及使用特性，可通過模塊化設(shè)置來實現(xiàn)具體化操控，以精密化的操控手段保證產(chǎn)品包裝過程中結(jié)構(gòu)性能的完整性。在加工過程中，可依據(jù)產(chǎn)品的實際生產(chǎn)情況進行改變，通過內(nèi)部模塊化程序的調(diào)整設(shè)定，可使生產(chǎn)出的產(chǎn)品呈現(xiàn)出多形式化，進而滿足產(chǎn)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(nèi)的基準(zhǔn)設(shè)定，減少產(chǎn)品包裝生產(chǎn)出來的誤差，進而提升產(chǎn)品的質(zhì)量。同時模塊化操控系統(tǒng)可對單體部件進行批量生產(chǎn)，以減小加工成本。

3自動化包裝機械控制系統(tǒng)的設(shè)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(chǎn)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(diào)整，以實現(xiàn)產(chǎn)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(chǎn)品一般包括醫(yī)用棉、塑性膠布、貼膜紙以及包裝紙等構(gòu)成，產(chǎn)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(gòu)成創(chuàng)可貼成品。工位在實行工作時，三個工位運轉(zhuǎn)情況分別由不同的伺服電機來進行操控，針對產(chǎn)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(diào)。同時應(yīng)針對各環(huán)節(jié)的實際加工情況進行定位控制，以保證當(dāng)前階段的產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)到下一包裝加工環(huán)節(jié)時，可實現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)對接。應(yīng)保證各產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)的速度維持在統(tǒng)一基準(zhǔn)下，將每一包裝環(huán)節(jié)所需要的時間進行計算，以提升產(chǎn)品包裝的精準(zhǔn)性。針對傳動系統(tǒng)的外部接口進行設(shè)計時，一般以內(nèi)網(wǎng)、總線模塊的設(shè)計方式為主，以實現(xiàn)系統(tǒng)運行內(nèi)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(shè)計時，可以工作人員的行為意識為主導(dǎo)，在技術(shù)能力允許的范圍內(nèi)，來實現(xiàn)設(shè)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(shè)備不同運動狀態(tài)下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行存儲記錄，以保證設(shè)備數(shù)據(jù)庫內(nèi)信息的完整性，使工作人員可實現(xiàn)設(shè)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(chǎn)品的數(shù)據(jù)參數(shù)等與實際生產(chǎn)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(chǎn)品包裝過程的完整性，同時可對設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)進行監(jiān)督，并及時對數(shù)據(jù)信息進行反饋，當(dāng)數(shù)據(jù)信息波動范圍較大時，在內(nèi)部系統(tǒng)的作用下，可進行系統(tǒng)警報并使設(shè)備進入急停狀態(tài)。人機交互系統(tǒng)的設(shè)計也可為工作人員提供智能化操控，其系統(tǒng)將對設(shè)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(chǎn)品的包裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)包裝機械設(shè)備的調(diào)整功能、響應(yīng)功能、振頻功能等。在對創(chuàng)可貼產(chǎn)品進行包裝時，其關(guān)聯(lián)性運動機構(gòu)包括滾切、牽引、剝離、輸送等工藝，每一個運動機構(gòu)都有與之相匹配的伺服驅(qū)動模塊，以此來實現(xiàn)設(shè)備的多功能性操控。運動操控系統(tǒng)作為精度控制機構(gòu)，其可實現(xiàn)產(chǎn)品在高速包裝過程中的環(huán)節(jié)性對接，在系統(tǒng)設(shè)計時，可采用多點位定向傳輸?shù)脑O(shè)計方案，來提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，并對包裝機械設(shè)備的多軸部件進行編程，以降低產(chǎn)品包裝環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換過程中所消耗的時間，進而提升設(shè)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(nèi)的多模式化運行。包裝機械設(shè)備子在實際操作過程中，其屬于設(shè)備的同體操作，以任務(wù)目標(biāo)為主，通過各項獨立式操作來完成最終目標(biāo)，在對設(shè)備的單體系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)注重模塊之間協(xié)調(diào)性，以減少各傳動軸協(xié)調(diào)運動下產(chǎn)生的誤差。包裝機械設(shè)備傳動軸工作的穩(wěn)定性，與多軸的坐標(biāo)位置、傳動速度等具有密切關(guān)系，在對主操控系統(tǒng)（PLC）進行指令構(gòu)建時，可制定一個坐標(biāo)虛擬軸為基準(zhǔn)，并構(gòu)建以基準(zhǔn)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(yīng)嚴(yán)格控制虛擬軸與實體軸的比例，以提升系統(tǒng)運行的精準(zhǔn)性。在對包裝顏色及標(biāo)記環(huán)節(jié)，可通過系統(tǒng)的外接編碼設(shè)備對設(shè)備的運動形態(tài)進行監(jiān)測，此過程中以傳動軸為基準(zhǔn)，以保證目標(biāo)信息反饋的精準(zhǔn)性，在得標(biāo)記目標(biāo)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(shè)備提出下一步指令操控流程，以達到設(shè)備的自動化運行。

4結(jié)語

綜上所述，文章對包裝機械的工作特性進行概述，針對設(shè)備的控制系統(tǒng)進行設(shè)計時，應(yīng)以加工產(chǎn)品的特性為基準(zhǔn)，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(shè)定，在人機交互系統(tǒng)的設(shè)計下，為工作人員提供決策信息，以方便對運行中的機械設(shè)備進行調(diào)試。為提升主操控系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)性，應(yīng)提升各模塊機構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性，并精準(zhǔn)掌握環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換的時間點與空間位置等，以提升包裝機械設(shè)備的運行效率。

參考文獻

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作者：徐緒家 單位：佛山市順德區(qū)旭佳昇環(huán)保包裝制品有限公司