包裝機械自動化控制系統的性能要求探析

蘇 晨 何映良 張子聰 呂 陽

(西華大學，四川 成都 610039)

0 引言

隨著經濟的發展，我國的包裝行業擺脫了水平較低的階段，正往包裝技術發達國家靠攏。在整個機械行業中包裝機械是重要產業，工業機械的自動化進程催化著包裝機械自動化的進程，自動化控制技術影響包裝機械的生產效率、生產質量等關鍵生產要素，研究自動化控制系統在包裝機械中的應用十分有益，能夠為包裝行業進一步發展升級提供動力，使我國包裝產業進一步向自動智能化發展。

1 包裝機械概述

包裝機械設備是能完成產品既定包裝要求的機械設備。利用包裝機械進行包裝產品可提高生產效率，減輕人類勞動強度，適應生產線大規模生產的需求，并可提高產品的質量。隨著包裝機械的發展，其多分類方法也越發多種多樣，主要包括：包裝機、灌裝機、封口機、打碼機、打包機、真空機、收縮機、稱重包裝機等。近年來，自動化控制在包裝機械中的應用已成為必然趨勢，借助自動化控制系統，使包裝行業進入全新的智能時代，其發展前景更加地廣闊[1]。

2 包裝機械自動化系統的應用

在科技不斷進步的今天，自動化控制技術越來越重要，對于包裝機械來說同樣如此。據統計，我國已成為世界第二包裝大國，2012年我國的包裝工業規模企業總產值已經超過1.5萬億元。未來10年，我國包裝產業年均增長率將超過20%[2]。在此基礎上，我國包裝機械設備飛速向自動智能化方向發展。目前，我國在包裝機械設備生產中應用自動化技術已超過50%，包裝機械設備大量使用微電腦設計終端以及機電一體化控制終端，提高了包裝機械自動智能化程度，提高了生產效率，同時提高設備的使用彈性和靈活性，也提高了包裝機械完成復雜包裝動作的能力[3]。

3 包裝機械自動化系統的性能分析

圖1 表示系統指標的響應曲線圖

包裝機械應用了自動化控制系統，提升了其多方面的效果能力，但同時受自動化控制系統性能的影響。圖1為自動控制系統的性能曲線圖，根據圖對包裝工藝的影響做了分析。

3.1 穩定性

穩定性是自動控制系統正常工作的必要條件。穩定性即為在系統啟動達到正常工作狀態后，能否平穩地工作。例如灌裝充量機的穩定性就十分重要，具有良好穩定性的設備，檢測到充量的誤差過大，將自動調節充量，使之隨時間變化在誤差范圍內；而穩定性失調的充量機將不能很好地工作，系統充量失調后將不會達到良好的反饋調節，充量將溢出或出量很少，并隨時間推移越發嚴重。

3.2 快速性

快速性是衡量系統工作效率的重要標準，如果系統進行封裝裝量過渡過程所需要的時間過長，即便最后充量系統能達到平衡狀態，但自動化系統本身就失去了意義。例如，系統在裝量封裝一個罐頭的時間超過10min，即便系統穩定，但失去了效率性，得不到經濟價值；系統響應越是快速越好，但如果超過系統能夠調整的程度，系統將失去穩定性。圖1中3種曲線快速性比較：①>②>③。

3.3 準確性

系統穩定性指被控制量達到穩定狀態后與理想值的誤差。舉例來說，包裝量一個罐頭準量為500mL(±5mL)，系統在進行自動化包裝時最終的充量結果為510mL，超過了既定誤差值，那這個系統的準確性將達不到要求。無論何種系統，準確性誤差總是存在，只要保證它在既定誤差范圍內即可。圖1中3種曲線準確性比較：③>②>①。

一般來說，不同用途的系統所需功能不同，對以上3種性能要求也不同，3種性能都同時達到的理想系統難以實現。如何在3種性能中融合抉擇是關鍵，在既定滿足生產效率的同時達到生產要求即為可靠自控系統。

4 結束語

隨著我國機械自動化的進程加深，包裝機械也將進行自動化的全方位發展應用。了解自動控制性能對包裝機械的影響，有利于把握包裝機械性能控制指標，通過比較分析性能指標的融合性與矛盾差異性，實現包裝機械工作經濟性的目的。