包裝機(jī)械自動(dòng)化控制系統(tǒng)的性能要求探析

蘇 晨 何映良 張子聰 呂 陽

(西華大學(xué)，四川 成都 610039)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的包裝行業(yè)擺脫了水平較低的階段，正往包裝技術(shù)發(fā)達(dá)國家靠攏。在整個(gè)機(jī)械行業(yè)中包裝機(jī)械是重要產(chǎn)業(yè)，工業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化進(jìn)程催化著包裝機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)程，自動(dòng)化控制技術(shù)影響包裝機(jī)械的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量等關(guān)鍵生產(chǎn)要素，研究自動(dòng)化控制系統(tǒng)在包裝機(jī)械中的應(yīng)用十分有益，能夠?yàn)榘b行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展升級(jí)提供動(dòng)力，使我國包裝產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向自動(dòng)智能化發(fā)展。

1 包裝機(jī)械概述

包裝機(jī)械設(shè)備是能完成產(chǎn)品既定包裝要求的機(jī)械設(shè)備。利用包裝機(jī)械進(jìn)行包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)效率，減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)生產(chǎn)線大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著包裝機(jī)械的發(fā)展，其多分類方法也越發(fā)多種多樣，主要包括：包裝機(jī)、灌裝機(jī)、封口機(jī)、打碼機(jī)、打包機(jī)、真空機(jī)、收縮機(jī)、稱重包裝機(jī)等。近年來，自動(dòng)化控制在包裝機(jī)械中的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì)，借助自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使包裝行業(yè)進(jìn)入全新的智能時(shí)代，其發(fā)展前景更加地廣闊[1]。

2 包裝機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用

在科技不斷進(jìn)步的今天，自動(dòng)化控制技術(shù)越來越重要，對(duì)于包裝機(jī)械來說同樣如此。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已成為世界第二包裝大國，2012年我國的包裝工業(yè)規(guī)模企業(yè)總產(chǎn)值已經(jīng)超過1.5萬億元。未來10年，我國包裝產(chǎn)業(yè)年均增長率將超過20%[2]。在此基礎(chǔ)上，我國包裝機(jī)械設(shè)備飛速向自動(dòng)智能化方向發(fā)展。目前，我國在包裝機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)已超過50%，包裝機(jī)械設(shè)備大量使用微電腦設(shè)計(jì)終端以及機(jī)電一體化控制終端，提高了包裝機(jī)械自動(dòng)智能化程度，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)提高設(shè)備的使用彈性和靈活性，也提高了包裝機(jī)械完成復(fù)雜包裝動(dòng)作的能力[3]。

3 包裝機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)的性能分析

圖1 表示系統(tǒng)指標(biāo)的響應(yīng)曲線圖

包裝機(jī)械應(yīng)用了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提升了其多方面的效果能力，但同時(shí)受自動(dòng)化控制系統(tǒng)性能的影響。圖1為自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能曲線圖，根據(jù)圖對(duì)包裝工藝的影響做了分析。

3.1 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是自動(dòng)控制系統(tǒng)正常工作的必要條件。穩(wěn)定性即為在系統(tǒng)啟動(dòng)達(dá)到正常工作狀態(tài)后，能否平穩(wěn)地工作。例如灌裝充量機(jī)的穩(wěn)定性就十分重要，具有良好穩(wěn)定性的設(shè)備，檢測到充量的誤差過大，將自動(dòng)調(diào)節(jié)充量，使之隨時(shí)間變化在誤差范圍內(nèi)；而穩(wěn)定性失調(diào)的充量機(jī)將不能很好地工作，系統(tǒng)充量失調(diào)后將不會(huì)達(dá)到良好的反饋調(diào)節(jié)，充量將溢出或出量很少，并隨時(shí)間推移越發(fā)嚴(yán)重。

3.2 快速性

快速性是衡量系統(tǒng)工作效率的重要標(biāo)準(zhǔn)，如果系統(tǒng)進(jìn)行封裝裝量過渡過程所需要的時(shí)間過長，即便最后充量系統(tǒng)能達(dá)到平衡狀態(tài)，但自動(dòng)化系統(tǒng)本身就失去了意義。例如，系統(tǒng)在裝量封裝一個(gè)罐頭的時(shí)間超過10min，即便系統(tǒng)穩(wěn)定，但失去了效率性，得不到經(jīng)濟(jì)價(jià)值；系統(tǒng)響應(yīng)越是快速越好，但如果超過系統(tǒng)能夠調(diào)整的程度，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定性。圖1中3種曲線快速性比較：①>②>③。

3.3 準(zhǔn)確性

系統(tǒng)穩(wěn)定性指被控制量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后與理想值的誤差。舉例來說，包裝量一個(gè)罐頭準(zhǔn)量為500mL(±5mL)，系統(tǒng)在進(jìn)行自動(dòng)化包裝時(shí)最終的充量結(jié)果為510mL，超過了既定誤差值，那這個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性將達(dá)不到要求。無論何種系統(tǒng)，準(zhǔn)確性誤差總是存在，只要保證它在既定誤差范圍內(nèi)即可。圖1中3種曲線準(zhǔn)確性比較：③>②>①。

一般來說，不同用途的系統(tǒng)所需功能不同，對(duì)以上3種性能要求也不同，3種性能都同時(shí)達(dá)到的理想系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。如何在3種性能中融合抉擇是關(guān)鍵，在既定滿足生產(chǎn)效率的同時(shí)達(dá)到生產(chǎn)要求即為可靠自控系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

隨著我國機(jī)械自動(dòng)化的進(jìn)程加深，包裝機(jī)械也將進(jìn)行自動(dòng)化的全方位發(fā)展應(yīng)用。了解自動(dòng)控制性能對(duì)包裝機(jī)械的影響，有利于把握包裝機(jī)械性能控制指標(biāo)，通過比較分析性能指標(biāo)的融合性與矛盾差異性，實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械工作經(jīng)濟(jì)性的目的。