食品包裝機(jī)械的自動(dòng)控制分析

呂天使

摘 要：市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下，競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈使得商品不僅需要具備良好的質(zhì)量，還必須具備能夠吸引消費(fèi)者的包裝，而食品的包裝同時(shí)關(guān)系著其自身的品牌形象以及衛(wèi)生安全等。應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)食品包裝機(jī)械的自動(dòng)控制，能夠在保證食品安全和衛(wèi)生的同時(shí)，提升生產(chǎn)效率。本文主要針對(duì)食品包裝機(jī)械自動(dòng)控制的必要性和實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：食品包裝；機(jī)械；自動(dòng)控制

工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展使得各類機(jī)械設(shè)備不斷涌現(xiàn)，在取代人工，解放勞動(dòng)力的同時(shí)，也推動(dòng)了生產(chǎn)效率的不斷提高。在食品生產(chǎn)領(lǐng)域，食品包裝機(jī)械能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于食品的充填、封口等包裝環(huán)節(jié)，結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)，可以有效提高設(shè)備的生產(chǎn)率，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活需求，需要相關(guān)技術(shù)人員的重視和深入研究。

1 食品包裝機(jī)械自動(dòng)控制的必要性

食品包裝機(jī)械的主要作用，是完成全部或者部分食品商品的包裝過程，如充填、裹包、封口、堆碼等。現(xiàn)階段，食品包裝機(jī)械具有兩個(gè)非常顯著的特點(diǎn)，一是種類繁多，食品生產(chǎn)領(lǐng)域的包裝機(jī)械在種類上已經(jīng)超過了2000種，而且處于不斷的更新?lián)Q代中；二是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，想要實(shí)現(xiàn)對(duì)于食品的可靠包裝，食品包裝機(jī)械的必須具備精確的動(dòng)作和靈敏的感應(yīng)，因此對(duì)于機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造均有著較高的要求。

與食品加工工業(yè)相比，食品包裝機(jī)械尚處于起步和發(fā)展階段，多數(shù)設(shè)備雖然生產(chǎn)效率得到了有效提高，但是與之相應(yīng)的能耗也較高，而且穩(wěn)定性差，在自動(dòng)化控制方面應(yīng)用較少，阻礙了其應(yīng)用和推廣。同時(shí)，伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，食品行業(yè)的發(fā)展空間越來越大，為了能夠有效滿足消費(fèi)者的消費(fèi)需求，食品包裝機(jī)械必須能夠滿足以下幾個(gè)方面的要求：

（1）更高的生產(chǎn)效率；

（2）良好的靈活性和柔性，可以根據(jù)產(chǎn)品的具體要求和包裝材料，實(shí)現(xiàn)包裝的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化；

（3）良好的故障防范和應(yīng)對(duì)能力；

（4）自動(dòng)識(shí)別功能；

（5）綠色包裝，確保食品的衛(wèi)生與安全。

因此，實(shí)現(xiàn)食品包裝機(jī)械的自動(dòng)控制，是非常必要的。

2 食品包裝機(jī)械自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)途徑

食品包裝機(jī)械自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，需要關(guān)注幾個(gè)方面的問題：

2.1 控制方式的選擇

與一般商品相比，食品的包裝根據(jù)要求的不同，可以選擇3種不同的控制方式，一是開環(huán)控制，主要是針對(duì)一些對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量以及包裝要求相對(duì)較低的包裝機(jī)械，這種控制方式的可靠性較高，而且成本相對(duì)較低；二是閉環(huán)控制，與開環(huán)控制相比，主要是利用設(shè)置在機(jī)械不同位置的傳感器設(shè)備，對(duì)各種信息進(jìn)行收集，結(jié)合反饋的信息，通過控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)于機(jī)械的自動(dòng)化控制，包裝質(zhì)量更高；三是半閉環(huán)控制，同樣是利用設(shè)置在機(jī)械上的傳感器設(shè)備對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，不過檢測(cè)到的信息僅僅是對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的間接反映，如果產(chǎn)品對(duì)于質(zhì)量和包裝要求較高，則可以采用這種控制方式。

2.2 控制器的選擇

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，食品包裝機(jī)械上采用的控制器大致可以分為以下幾種：其一，繼電器控制，即采用簡(jiǎn)單的繼電器回路，結(jié)合相應(yīng)的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的操作和控制，這種控制器的柔性較差，而且需要人工控制，自動(dòng)化水平低；其二，PLC控制，利用PLC自身的順序控制和邏輯控制功能來實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制，結(jié)合良好的人際交互界面，便于操作，而且可靠性和靈活性更高，也是當(dāng)前我國食品包裝機(jī)械自動(dòng)控制中較為常見的一種方式；其三，總線控制，利用DEVI-CENET等現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的控制，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的無人操作和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提升設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。

2.3 驅(qū)動(dòng)技術(shù)的選擇

食品包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，整個(gè)包裝過程包括了大量細(xì)微的動(dòng)作，而且從包裝的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化以及生產(chǎn)效率等方面考慮，要求機(jī)械動(dòng)作速度快，同時(shí)需要具備精確的位置控制以及不同部分的速度同步。在常規(guī)的食品包裝機(jī)械中，多是利用主電機(jī)作為動(dòng)力源，結(jié)合復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)分動(dòng)作，由分動(dòng)作的組合完成包裝，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)使得其非常容易出現(xiàn)故障和問題。而如果能夠?qū)⒏酉冗M(jìn)的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用到食品包裝機(jī)械中，對(duì)其傳動(dòng)裝置進(jìn)行精簡(jiǎn)，就可以有效減少故障的發(fā)生。例如，應(yīng)用三軸聯(lián)動(dòng)或者多軸聯(lián)動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可以極大地簡(jiǎn)化設(shè)備整體的機(jī)械傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)確保設(shè)備的穩(wěn)定高效運(yùn)行。實(shí)際上，在食品包裝過程中，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)在產(chǎn)品輸送、裝卸、碼垛、打標(biāo)等環(huán)節(jié)都能夠發(fā)揮良好的作用，也可以根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不同，進(jìn)行低、中、高檔的劃分，使得其能夠與食品包裝機(jī)械的控制方式相互對(duì)應(yīng)，為設(shè)備的升級(jí)換代提供便利。

2.4 傳感器的應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械設(shè)備而言，想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，就必然離不開傳感器的支持，通過傳感器檢測(cè)到各種數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)械各種參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，從而保證食品包裝的質(zhì)量。例如，在飲料的灌裝中，利用傳感器反饋的信息，可以確保灌裝量的統(tǒng)一，避免出現(xiàn)少灌或者浪費(fèi)的情況；在冷卻環(huán)節(jié)，結(jié)合溫度傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于溫度的有效控制和調(diào)節(jié)。食品包裝機(jī)械中常見的傳感器包括電感傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器以及電容傳感器等。

3 結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下，實(shí)現(xiàn)食品包裝機(jī)械的自動(dòng)化控制是非常必要的，能夠有效提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，滿足人們的不同消費(fèi)需求。對(duì)于技術(shù)人員而言，應(yīng)該及時(shí)更新觀念，應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)食品包裝機(jī)械的數(shù)控化、信息一體化以及故障診斷智能化，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和研發(fā)過程中，推動(dòng)設(shè)備的更新?lián)Q代，最終實(shí)現(xiàn)食品包裝機(jī)械的自動(dòng)化、高效化和綠色化。

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（作者單位：商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院）