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

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摘要：包裝機(jī)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(shí)際特性進(jìn)行自動(dòng)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(duì)包裝機(jī)械的生產(chǎn)特性進(jìn)行論述，對(duì)自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行探析，從傳動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、主操控系統(tǒng)等，對(duì)包裝機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探究。

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

1包裝機(jī)械特性論述

包裝機(jī)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(shí)也可實(shí)現(xiàn)包裝成品的擺放等問題。在包裝機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)械來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)包裝機(jī)械可對(duì)蓬松類物質(zhì)進(jìn)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(chǔ)資源、運(yùn)輸資源的利用效率。包裝機(jī)械也可實(shí)現(xiàn)非觸碰類加工，例如在生產(chǎn)食品、藥物時(shí)，法律明文禁止手工包裝程序，在包裝機(jī)械的應(yīng)用下，可對(duì)此類產(chǎn)品進(jìn)行一體化加工，進(jìn)而為產(chǎn)品提供衛(wèi)生保障。

2自動(dòng)化包裝機(jī)械控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

包裝機(jī)械是以數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一體化加工流程。在包裝機(jī)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(diǎn)，對(duì)包裝機(jī)械模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。當(dāng)前包裝機(jī)械一般以機(jī)器、電氣系統(tǒng)、光導(dǎo)傳感技術(shù)為主，通過對(duì)產(chǎn)品的加工流程以及外觀形狀進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，以保證下一操作環(huán)節(jié)的流暢運(yùn)行。在對(duì)包裝機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能運(yùn)行。模塊化操控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，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(shí)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(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)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(jìn)而滿足產(chǎn)品市場(chǎng)的實(shí)際需求。模塊化操控系統(tǒng)可實(shí)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(jìn)而提升產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)模塊化操控系統(tǒng)可對(duì)單體部件進(jìn)行批量生產(chǎn)，以減小加工成本。

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

（1）傳動(dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)化包裝機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)一般是對(duì)產(chǎn)品在包裝鏈上的運(yùn)行速度進(jìn)行控制，同時(shí)可依據(jù)系統(tǒng)指令需求，對(duì)傳動(dòng)速度進(jìn)行周期性調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多形式化包裝加工。包裝機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)一般以伺服傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，一般包含三個(gè)工作流程，在包裝機(jī)械過程中，通過三點(diǎn)位式的包裝加工，可建構(gòu)成創(chuàng)可貼成品。工位在實(shí)行工作時(shí)，三個(gè)工位運(yùn)轉(zhuǎn)情況分別由不同的伺服電機(jī)來進(jìn)行操控，針對(duì)產(chǎn)品的不同包裝加工方式等，對(duì)傳動(dòng)軸之間的位置以及運(yùn)行模式等進(jìn)行協(xié)調(diào)。同時(shí)應(yīng)針對(duì)各環(huán)節(jié)的實(shí)際加工情況進(jìn)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(shí)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精準(zhǔn)對(duì)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(shí)間進(jìn)行計(jì)算，以提升產(chǎn)品包裝的精準(zhǔn)性。針對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的外部接口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般以內(nèi)網(wǎng)、總線模塊的設(shè)計(jì)方式為主，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行內(nèi)數(shù)據(jù)信息的反饋性傳輸。（2）人機(jī)交互系統(tǒng)。在對(duì)人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以工作人員的行為意識(shí)為主導(dǎo)，在技術(shù)能力允許的范圍內(nèi)，來實(shí)現(xiàn)設(shè)備與操作人員的高效率溝通。人機(jī)交互系統(tǒng)一般以數(shù)據(jù)信息的采集與分類為主，針對(duì)設(shè)備不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)設(shè)備的故障數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、非常態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)的查詢。人機(jī)交互系統(tǒng)一般以智能UI界面為主，將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行立體化呈現(xiàn)，并可將產(chǎn)品的數(shù)據(jù)參數(shù)等與實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)相比對(duì)，其一般與PLC操控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，以確保產(chǎn)品包裝過程的完整性，同時(shí)可對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋，當(dāng)數(shù)據(jù)信息波動(dòng)范圍較大時(shí)，在內(nèi)部系統(tǒng)的作用下，可進(jìn)行系統(tǒng)警報(bào)并使設(shè)備進(jìn)入急停狀態(tài)。人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也可為工作人員提供智能化操控，其系統(tǒng)將對(duì)設(shè)備的運(yùn)行信息進(jìn)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(shí)作出正確指令。（3）運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是通過伺服電機(jī)來進(jìn)行工作的，其可對(duì)產(chǎn)品的包裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械設(shè)備的調(diào)整功能、響應(yīng)功能、振頻功能等。在對(duì)創(chuàng)可貼產(chǎn)品進(jìn)行包裝時(shí)，其關(guān)聯(lián)性運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滾切、牽引、剝離、輸送等工藝，每一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)都有與之相匹配的伺服驅(qū)動(dòng)模塊，以此來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多功能性操控。運(yùn)動(dòng)操控系統(tǒng)作為精度控制機(jī)構(gòu)，其可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在高速包裝過程中的環(huán)節(jié)性對(duì)接，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用多點(diǎn)位定向傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案，來提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，并對(duì)包裝機(jī)械設(shè)備的多軸部件進(jìn)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(shí)間，進(jìn)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(qiáng)、高穩(wěn)定性、模塊化操作等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)操控系統(tǒng)內(nèi)的多模式化運(yùn)行。包裝機(jī)械設(shè)備子在實(shí)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(xiàng)獨(dú)立式操作來完成最終目標(biāo)，在對(duì)設(shè)備的單體系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重模塊之間協(xié)調(diào)性，以減少各傳動(dòng)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生的誤差。包裝機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)軸工作的穩(wěn)定性，與多軸的坐標(biāo)位置、傳動(dòng)速度等具有密切關(guān)系，在對(duì)主操控系統(tǒng)（PLC）進(jìn)行指令構(gòu)建時(shí)，可制定一個(gè)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(dòng)軸，將傳動(dòng)軸的速度、位置等進(jìn)行分析，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制虛擬軸與實(shí)體軸的比例，以提升系統(tǒng)運(yùn)行的精準(zhǔn)性。在對(duì)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(duì)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，此過程中以傳動(dòng)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(jìn)而對(duì)設(shè)備提出下一步指令操控流程，以達(dá)到設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行。

4結(jié)語

綜上所述，文章對(duì)包裝機(jī)械的工作特性進(jìn)行概述，針對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(duì)操控系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，在人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)下，為工作人員提供決策信息，以方便對(duì)運(yùn)行中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)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(jī)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(shí)間點(diǎn)與空間位置等，以提升包裝機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

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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