自動化包裝機械控制系統的設計方法探討

賀曉丹

摘要：對自動化包裝控制系統進行了分析，介紹了其設計特點，并從模塊化、傳動系統人機界面、運動控制和微調整處理結構等方面對自動化包裝機械控制系統的設計方法進行了探討。

關鍵詞：自動化;包裝機械;控制系統

0? 引言

在我國經濟快速發展的背景下，商品種類不斷豐富，這為包裝行業的發展提供了非常好的環境和機遇，這樣包裝機械的需求量在不斷增加，越來越多的企業進入到包裝機械的生產中，市場競爭也不斷加劇。在這樣的背景下，包裝機械企業要想生存和發展，在激烈的市場競爭中穩步發展，包裝機械生產企業需要加大研發投入，創新技術水平，從設計和制造工藝等方面入手，不斷提高包裝機械設計制造水平，制造出優質、高性能的包裝機械[1]。

1? 自動化包裝機械控制系統分析

隨著信息技術、自動化技術等的快速發展，包裝機械設計制造迎來了新的機遇，包裝機械控制系統朝著自動化方向發展。通過應用自動化技術，實現包裝機械的自動化控制，不僅可以有效的提供包裝工作的效率，而且還能夠降低工作人員的勞動強度，降低勞動力的使用，降低人力資源成本，從而為企業提高更多的經濟效益。自動化包裝機械控制系統和現代機械加工處理技術之間有著密切的關系，包裝機械自動一體化是通過外部機械設備和包裝工序作用來實現的[2]。

2? 自動化包裝機械控制系統設計特點

當前，自動化包裝機械控制以其具有的高效率、自定義流程等方面的優勢，在加工領域應用的越來越廣泛，應用自動化包裝機械不僅能夠實現批量化的高效包裝，而且還可以進行外部包裝的精細化加工，完成小批量、多品種的生產。此外，其還可以基于材料的數據，分辨材料的材質，從而完成差異化的包裝，通過這樣的方式可以有效地降低包裝的成本。具體來說，自動化包裝機械控制系統設計具有以下特點[2]：

2.1 單獨計算機的控制

在自動化包裝機械控制中，包裝機械有計算機進行控制，從而實現機械的自動化操作，通過這樣的方式可以高效、準確的完成繁瑣的包裝工作，保證系統的良好運行。利用計算機技術，還可以對包裝的流程進行實時的監視，在必須時也可以通過輸入操作指令的方式來對機械進行人工操縱，從而更好地完成包裝工作。

2.2 小批量、多品種生產

在自動化包裝機械控制系統中，可以對系統進行模塊化的設計，通過設計不同模塊，可以滿足不同客戶的多樣化包裝需求，由于具有這些特點，使其在小批量、多品種的包裝工作中具有十分重要的作用。基于這一系統，可以使包裝生產的周期被極大的縮短，具有重要意義。

2.3 分辨材質

該系統可以通過計算機來自動收集和分析各種包裝材料的相關數據，從而能夠實現包裝材質的高質量、高效率的識別。在系統中設置有探測器，具有加高的分辨率，可以快速、精確的對材料材質進行分析。在材料出現變化情況以后其能夠第一時間發現并且實現其材料質量進行自動化分析。在完成材料的分析工作之后，分析結構會在計算機屏幕上顯示出來，方便人們的使用。

2.4 生產成本降低

在自動化包裝機械的應用以后，包裝的效率會大幅度提升，能夠實現大規模化的生產，這樣可以有效的降低勞動力的使用，提高包裝的效率，從而為企業縮減成本，創造更高的經濟效益。

3? 自動化包裝機械控制系統的設計

自動化包裝機械控制系統設計工作中，主要工作包括模塊化、傳動系統、人機界面、運動控制和微調整處理結構等幾方面的設計，下面進行詳細的分析：

3.1 模塊化

在當前包裝機械控制系統的設計過程中，最為核心的是進行自動化設計，這樣才能夠有效地提高包裝的質量和效率。在自動化設計過程中，應充分結合包裝機械的特性，提高包裝機械的自動化水平。在自動化包裝機械控制系統的設計過程中，模塊化設計具有重要作用，通過進行模塊化的設計，可以極大的豐富包裝機械控制系統的多樣性，從而有效地提高其功能。

3.2 傳動系統

傳動系統設計是自動化包裝控制機械控制系統設計中的一項重要內容，在實際設計過程中要根據生產實際，修正工藝效率。在傳動系統的設計過程中，最重要的部分是電機運行情況的設計，通過結合電機運行的周期性，利用伺服軸實現對傳動系統的把控，通過這樣的方式來實現包裝的傳遞。通過實現電機驅動的獨立把控，對于提高壓軸和位置效率的協同性具有重要意義，能夠實現對轉動流程中慣性的有效把控，有效地降低對于伺服電機的影響[4]。

3.3 人機界面

在人機界面的設計方面，需要體現出大數據的功能，實現對設備運行數據的及時捕捉。在包裝機械運行過程中，如果出現了機械故障，必須要做好相關數據的記錄工作，從而為故障的解決提供數據支持。在人機界面設計中，最常用的人機交互方式就還是觸摸屏;在管理方面可以采用PLC進行控制，通過其可以實現對生產參數設定的精準把控，基于這樣的方式，用戶即使在更換產品以后，也能夠快速的確定對應措施。此外，在人際界面的設計過程中，應充分了解產品的實際需求，將工藝參數的自動化效果加以體現。

3.4 運動控制

在自動化包裝機械控制系統的設計過程中，通過進行運動控制，可以精準的控制包裝機械的運行情況，從而提高包裝機械工作的效率和準確性。在運動控制設計中，應確保伺服電機具有自動化功能修正的能力，從而使其能夠在低振動和高效率的情況下，仍能正常運行。在運動設計的過程中，應將自動化作為控制的主體，使電機具有單獨改變運動狀況的能力，通過這樣的方式來提高伺服電機運行的獨立性。此外，為了提高包裝機械運行控制的精準性，可以采用多軸編程的方式，這樣系統運行的平穩度會得到極大的提升。在設計時還應該注意代碼編程能夠對產品更新時間進行記錄，從而有效地提升設備的整體水平。在進行流程設計時，要確保其具有抗干擾的特性，要確保包裝機械的各個子系統具有比較強的協調功能，從而能夠實現同步控制，降低產品的誤差，從而提高包裝的質量和效率。

3.5 微調整處理結構

對于自動化包裝機械控制系統而言，微處理結構具有重要的作用，能夠保證系統平穩運行、設備正常運轉。在實際應用中。有一些產品在經過自動化機械微調以后，還是不能夠通過審核，對于這些產品就需要進行人工審核。文中所提到的微處理結構，主要是指對產品包裝生產過程中可能會造成嚴重影響的問題進行處理。舉例來說，在進行包裝圖案的印刷過程中，應進行標識位置的調整以及材料富余等工作，對于這些問題，工作人員就需要進行處理結構的設計，通過這樣的方式來確保設計的包裝可以通過審核，推動包裝生產自動化、系統化。舉例來說，調整包裝機械的做功速率是一種常用的結構處理設計方式，在進行微結構程序設計時，可以應用以下公式：

功率=速度×時間? ? ? ?（1）

包裝尺寸：長×高×寬? ? （2）

在自動化技術不斷發展的背景下，自動化包裝機的控制系統也在快速的發展，推動控制系統設計模式的多元化，從而可以滿足用戶的不同需求。用戶可以根據實際需求，利用控制程序的選擇功能，來滿足自身實際需求，進行統一化的生產包裝，或者是差異化的包裝，從而實現包裝生產的自動化，提高生產的效率。舉例來說，在實際應用過程中，生產人員在操作界面可以通過輸入口令來實現差異化的生產，如其輸入“藍色”、“白色”口令，點擊差異化生產，并選擇執行，包裝機就會進行白色-藍色的生產模式，在生產循環周期結束后點“end”，結束包裝生產。

4? 包裝機械自動化創新設計的新思路

當前的新型自動化包裝機械基本上都是機電一體化設備，在包裝機械自動化技術中，多伺服電機拖動的同步控制技術十分重要，是關鍵技術之一。在進行自動化包裝機械的設計過程中，為了提高機械的性能，需要應用信息技術以及其它先進的技術成果，從簡化整機結構、提高機械工作的精度和速度以及縮短傳動鏈等方面著手，對產品進行優化設計。就目前而言，包裝機械創新設計的主要思路包括以下幾方面：

①提高工藝流程自動化。工藝流程的自動化是包裝機械自動化發展的主要方向，通過應用機械手來完成復雜動作，可以有效地提高包裝機械自動化的發展方向，通過不斷提高自動化程度，可以提高生產效率，同時促進設備的柔性和靈活性的提高。

②產品機械和包裝機械一體化。通過實現產品機械和包裝機械的一體化，能夠有效的提高生產的效率，而包裝機械的水平是限制二者一體化的重要因素，要實現二者的一體化，最為重要的就是解決好生產能力相互匹配的問題，這是包裝機械自動化設計創新的一個重要方向。

③提高包裝機械的柔性和靈活性。當前，市場競爭日趨激烈，在這樣的背景下產品的更新換代周期也在不斷加快，因此新型的包裝機械需要能夠適應產品的變化，具有良好的經濟性，這就要求包裝機械具有良好的柔性和靈活性。

④應用計算機仿真技術。隨著計算機仿真技術的發展，在包裝機械的設計過程中，計算機仿真技術獲得了重要應用，應用其可以對包裝機中常用機構進行有限元分析和優化設計，大大縮短了包裝機械的開發設計周期。

5? 結論

在現代生產制造行業中，包裝機械是重要的配套輔助工具，對于各行業的發展都有重要作用，對于推動國民經濟的發展有著積極的意義，在商品日益豐富的今天，包裝行業擁有非常廣闊的發展空間，同時競爭也非常激烈，因此需要不斷的創新包裝機械的制造工藝，提高其技術水平，提高包裝機械的自動化水平，進而提升其包裝的質量和效率，提高其核心競爭力，這樣企業才能夠在激烈的市場競爭中獲得好的發展。

參考文獻：

[1]孟曉燁.自動化包裝機械控制系統的設計方法探討[J].科技創新導報，2018，v.15;No.437（05）：14-15.

[2]杜巧連，陳旭輝，舒柏和.自動化包裝機械控制系統的設計方法研究[J].機械管理開發，2015（06）：29-31，34.

[3]李笑.自動化包裝機械控制系統的設計方法研究[J].科技展望，2017，027（020）：74.

[4]張憲法.論自動化包裝機械控制系統的設計[J].計算機產品與流通，2018（02）：270.