白砂糖自動包裝機器人碼垛智能生產線的應用

張繼清，閉圻彪，黃 耘，劉錦捷

（廣西農墾糖業集團良圻制糖有限公司，廣西 南寧 530317）

白砂糖自動包裝機器人碼垛智能生產線的應用

張繼清，閉圻彪，黃 耘，劉錦捷

（廣西農墾糖業集團良圻制糖有限公司，廣西 南寧 530317）

文章介紹了白砂糖自動包裝機器人碼垛智能生產線的應用情況，對該生產線的主要功能和關鍵技術進行了論述。

白砂糖；包裝碼垛；智能生產

1 引言

制糖業是國家發展戰略之一，是廣西重要的支柱產業。目前，制糖業自動化遇到了瓶頸，自動化應用率低，全員勞動生產率低，勞動強度大，這是制糖業的普遍特點。不論是糖料生產還是食糖生產，自動化、機械化程度都還處在較低水平；我國生產規模3000T/D的糖廠的職工人數平均為600人左右，糖廠人數是國外同規模糖廠的3～10倍。國外先進糖廠的自動化控制水平較高，但國內糖廠的自控水平仍處在單機、單工序控制的初級階段，全廠、全流程的集成控制還是極少。尤其是蔗場工序和包裝工序，用工多，勞動強度大。造成糖廠用工難，用工荒。因此，迫切需要應用自動化技術和自動化設備來破解這一難題。

2 白砂糖包裝碼垛設備技術現狀

目前，糖廠白砂糖的稱量、裝包、打碼、縫口、碼垛過程的各個工作單元還都是由人工單機操作來完成，自動化程度低、耗費人工大。糖廠僅用于裝包碼垛生產崗位上的用工多則150多人，少也有20～30人，且勞動強度大。近幾年來，隨著智能機器人、工業及自動化控制技術的發展，我國的包裝工序逐漸采用了自動化或半自動化設備以及機器人碼垛機，以減輕工人的勞動強度和提高生產效率。但在制糖工業用于的25～50公斤以上的編織袋的包裝、碼垛自動生產線還處于研制試用階段。

據調查了解，近兩年一些糖廠也陸續引進機械手或新型碼垛裝置及高速自動稱量裝包機，裝包、碼垛能力僅保留在400～600包/小時，對于規模比較大的糖廠，需要配套多條包裝、碼垛生產線。從目前來看，不管是白砂糖包裝設備，還是白砂糖碼垛機械，這些機械設備都是單機運行，自動包裝機器人碼垛智能生產線在制糖業的應用比較少。

3 白砂糖自動包裝機器人碼垛智能生產模式

良圻制糖有限公司在2015年通過技術改造，引進吸收和創新應用白砂糖自動包裝機器人碼垛智能集成生產線，并應用互聯網技術，實現智能生產模式。該生產線包裝碼垛系統是目前國內已知的應用到制糖業包裝碼垛能力效率最高的，速度最快的機型，單線基本滿足了甘蔗制糖約70%中小型糖廠的日常生產需求。

3.1 主要系統功能

3.1.1 設備組成

白砂糖全自動包裝機器人碼垛集成生產線，主要由PLC組建的電氣自動化控制系統以及分編號儲糖箱、高速定量稱、自動袋倉、自動送袋機、上袋機構、自動折邊縫包機、輸送機、金屬檢測機、重量復檢機、剔除機、壓包機、方輥糖包整形分布輥道、糖包抓取輥道、機器人碼垛機、碼垛托盤等設備構成。

3.1.2 主要功能

該生產線包括：全自動包裝系統；輸送排列管理系統和機器人碼垛系統，以及遠程維護系統。

3.1.2.1 全自動包裝系統

全自動包裝系統由上位機下位機組建的PLC自動化控制系統以及受控的機械執行機構組成，系統采用分布控制集中管理，先進的總線控制方式，由帶觸摸屏PLC上位機對下位機賦值、發操作指令，下位機經總線接受賦值及指令解釋成執行信號控制執行機構，經實用優化控制軟件，增強系統容錯糾錯能力，提高了智能化控制水平。在受控的定量稱、袋倉、送袋機、上袋裝包機構、袋口折邊縫包機等精密執行單元配合有序作業，實現包裝電氣、機械的自動化。

3.1.2.2 輸送排列管理和機器人碼垛系統

完成包裝后的糖包輸送經整形分布輥道、重量復檢機、金屬檢測機、雙向剔除機、壓包機、糖包抓取輥道、機器人碼垛、出垛流水作業，除輸送功能外，每道工序都有其特定的作用，有些工序是為了檢測和剔除不合格品，有的是為機器人碼垛更精準、堆垛更方正平整打基礎，但不優化糖包排隊管理，也會造成重檢、重檢誤報和誤剔除，影響機器人碼垛正常作業，降低碼垛產能和質量。

3.1.2.3 遠程維護系統

技術流程主要環節或重點設備，均安裝有監控系統，經互聯網建立遠程維護系統，實現通過受權方式，維護工程師可實現遠程監視，遠程故障診斷，指導現場維護，可網絡登錄進行軟件維護，提高生產安全率，降低維護成本。

3.1.3 主要技術指標

一是自動包裝系統單線生產能力達到每小時800包（50kg/包）。

二是機器人碼垛系統單線生產能力穩定達到900包/小時。

三是重量復檢精度：±20g。

四是金屬探測精度：Fe鐵≥φ2mm；Non-Fe非鐵≥φ2.5mm；Stainless steel不銹鋼≥φ3 mm。

3.2 技術流程

砂糖→振動流化床→斗式提升機→吸鐵器→分類篩選機→儲糖斗→高速定量秤→全自動上袋機送袋→噴碼機批號打印→套袋充填后重袋輸送→自動縫包機折邊縫包→直角倒袋裝置→過渡輸送機（并線皮帶輸送機）→料袋振實均布→重量校驗→金屬異物檢測→升降式皮帶輸送機（自動位）→壓包整形機→緩沖輸送機輸送→機器人碼垛機抓手取袋→移位碼垛托盤堆垛→成品移庫。

3.3 主要優點

3.3.1 擁有較高的性能價格比，具有伺服可靠性好、袋型適應性強、作業效率高等特點。

3.3.2 良好操作界面，采用分布控制集中管理和總線控制方式，提高穩定性，便于維護。

3.3.3 采用先進的自動控制系統，優化控制軟件，融入智能控制，無須人工干預實現自動包裝機器人碼垛。

3.3.4 采用包裝系統與碼垛系統共同集成聯動聯鎖控制系統。

3.3.5 重量校驗和金屬檢測精度高，有效排除人為風險和金屬異物污染風險。

3.3.6 實現模塊化控制，高度融合集成。

3.3.7 實現在線遠程監控、遠程診斷、遠程維護。

4 使用效果

4.1 直接經濟效益

良圻制糖有限公司于2015/2016年榨季引進一條自動包裝及碼垛智能生產線，該生產線投產后，極大提高自動化程度，減少了操作人員18人，經測算，每人每年收入按5萬元計，直接減少了人工成本90萬元。堆垛搬運費用減少1元/噸，按照年產6萬噸糖計算，則直接降低人工成本6萬元。每年可增加經濟效益96萬元。

4.2 降低異物污染風險

自動包裝系統在GMP環境條件下實現無人操作狀態，在包裝環節降低人為因素導致糖產品受污染幾率，并通過高精度金屬檢測儀，快速檢測出產成品有否受金屬異物污染，經過剔除機剔除有異物的糖包，極大程度降低異物污染風險，保證質量品質。

4.3 提升效率

全自動裝包機器人碼垛智能生產線極大提高生產效率、管理效率，降低勞動強度，減少用工崗位，提高生產管控水平，降低制糖成本。

5 結語

良圻制糖有限公司引進吸收，消化使用全自動裝包機器人碼垛智能生產線，同時應用互聯網技術，實現智能生產模式，通過技術升級改造，全面提升技術水平、生產效率和管理效率，提高企業形象和品牌影響力，促進了制糖行業的科技進步，起到了較好的示范作用。

［1］ 廣西壯族自治區經濟委員會編.廣西糖業.南寧：廣西科學技術出版社，2007.

［2］ 黃福五，鐘耀南，李揚訓，等.甘蔗制糖機械設備.北京：中國輕工業出版社，1992.

TS243.5

B

2095-820X（2016）04-03

2016-08-02

張繼清，男，1973年11月出生，籍貫廣西賓陽縣，工程師，研究方向是制糖工程。