谈自动化包装机械控制系统设计方法

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摘要：对自动化包装控制系统进行了分析，介绍了其设计特点，并从模块化、传动系统人机界面、运动控制和微调整处理结构等方面对自动化包装机械控制系统的设计方法进行了探讨。

关键词：自动化；包装机械；控制系统

引言

在我国经济快速发展的背景下，商品种类不断丰富，这为包装行业的发展提供了非常好的环境和机遇，这样包装机械的需求量在不断增加，越来越多的企业进入到包装机械的生产中，市场竞争也不断加剧。在这样的背景下，包装机械企业要想生存和发展，在激烈的市场竞争中稳步发展，包装机械生产企业需要加大研发投入，创新技术水平，从设计和制造工艺等方面入手，不断提高包装机械设计制造水平，制造出优质、高性能的包装机械[1]。

1自动化包装机械控制系统分析

随着信息技术、自动化技术等的快速发展，包装机械设计制造迎来了新的机遇，包装机械控制系统朝着自动化方向发展。通过应用自动化技术，实现包装机械的自动化控制，不仅可以有效的提供包装工作的效率，而且还能够降低工作人员的劳动强度，降低劳动力的使用，降低人力资源成本，从而为企业提高更多的经济效益。自动化包装机械控制系统和现代机械加工处理技术之间有着密切的关系，包装机械自动一体化是通过外部机械设备和包装工序作用来实现的[2]。

2自动化包装机械控制系统设计特点

当前，自动化包装机械控制以其具有的高效率、自定义流程等方面的优势，在加工领域应用的越来越广泛，应用自动化包装机械不仅能够实现批量化的高效包装，而且还可以进行外部包装的精细化加工，完成小批量、多品种的生产。此外，其还可以基于材料的数据，分辨材料的材质，从而完成差异化的包装，通过这样的方式可以有效地降低包装的成本。具体来说，自动化包装机械控制系统设计具有以下特点[2]：

2.1单独计算机的控制

在自动化包装机械控制中，包装机械有计算机进行控制，从而实现机械的自动化操作，通过这样的方式可以高效、准确的完成繁琐的包装工作，保证系统的良好运行。利用计算机技术，还可以对包装的流程进行实时的监视，在必须时也可以通过输入操作指令的方式来对机械进行人工操纵，从而更好地完成包装工作。

2.2小批量、多品种生产

在自动化包装机械控制系统中，可以对系统进行模块化的设计，通过设计不同模块，可以满足不同客户的多样化包装需求，由于具有这些特点，使其在小批量、多品种的包装工作中具有十分重要的作用。基于这一系统，可以使包装生产的周期被极大的缩短，具有重要意义。

2.3分辨材质

该系统可以通过计算机来自动收集和分析各种包装材料的相关数据，从而能够实现包装材质的高质量、高效率的识别。在系统中设置有探测器，具有加高的分辨率，可以快速、精确的对材料材质进行分析。在材料出现变化情况以后其能够第一时间发现并且实现其材料质量进行自动化分析。在完成材料的分析工作之后，分析结构会在计算机屏幕上显示出来，方便人们的使用。

2.4生产成本降低

在自动化包装机械的应用以后，包装的效率会大幅度提升，能够实现大规模化的生产，这样可以有效的降低劳动力的使用，提高包装的效率，从而为企业缩减成本，创造更高的经济效益。

3自动化包装机械控制系统的设计

自动化包装机械控制系统设计工作中，主要工作包括模块化、传动系统、人机界面、运动控制和微调整处理结构等几方面的设计，下面进行详细的分析：

3.1模块化

在当前包装机械控制系统的设计过程中，最为核心的是进行自动化设计，这样才能够有效地提高包装的质量和效率。在自动化设计过程中，应充分结合包装机械的特性，提高包装机械的自动化水平。在自动化包装机械控制系统的设计过程中，模块化设计具有重要作用，通过进行模块化的设计，可以极大的丰富包装机械控制系统的多样性，从而有效地提高其功能。

3.2传动系统

传动系统设计是自动化包装控制机械控制系统设计中的一项重要内容，在实际设计过程中要根据生产实际，修正工艺效率。在传动系统的设计过程中，最重要的部分是电机运行情况的设计，通过结合电机运行的周期性，利用伺服轴实现对传动系统的把控，通过这样的方式来实现包装的传递。通过实现电机驱动的独立把控，对于提高压轴和位置效率的协同性具有重要意义，能够实现对转动流程中惯性的有效把控，有效地降低对于伺服电机的影响[4]。

3.3人机界面

在人机界面的设计方面，需要体现出大数据的功能，实现对设备运行数据的及时捕捉。在包装机械运行过程中，如果出现了机械故障，必须要做好相关数据的记录工作，从而为故障的解决提供数据支持。在人机界面设计中，最常用的人机交互方式就还是触摸屏；在管理方面可以采用PLC进行控制，通过其可以实现对生产参数设定的精准把控，基于这样的方式，用户即使在更换产品以后，也能够快速的确定对应措施。此外，在人际界面的设计过程中，应充分了解产品的实际需求，将工艺参数的自动化效果加以体现。

3.4运动控制

在自动化包装机械控制系统的设计过程中，通过进行运动控制，可以精准的控制包装机械的运行情况，从而提高包装机械工作的效率和准确性。在运动控制设计中，应确保伺服电机具有自动化功能修正的能力，从而使其能够在低振动和高效率的情况下，仍能正常运行。在运动设计的过程中，应将自动化作为控制的主体，使电机具有单独改变运动状况的能力，通过这样的方式来提高伺服电机运行的独立性。此外，为了提高包装机械运行控制的精准性，可以采用多轴编程的方式，这样系统运行的平稳度会得到极大的提升。在设计时还应该注意代码编程能够对产品更新时间进行记录，从而有效地提升设备的整体水平。在进行流程设计时，要确保其具有抗干扰的特性，要确保包装机械的各个子系统具有比较强的协调功能，从而能够实现同步控制，降低产品的误差，从而提高包装的质量和效率。

3.5微调整处理结构

对于自动化包装机械控制系统而言，微处理结构具有重要的作用，能够保证系统平稳运行、设备正常运转。在实际应用中。有一些产品在经过自动化机械微调以后，还是不能够通过审核，对于这些产品就需要进行人工审核。文中所提到的微处理结构，主要是指对产品包装生产过程中可能会造成严重影响的问题进行处理。举例来说，在进行包装图案的印刷过程中，应进行标识位置的调整以及材料富余等工作，对于这些问题，工作人员就需要进行处理结构的设计，通过这样的方式来确保设计的包装可以通过审核，推动包装生产自动化、系统化。举例来说，调整包装机械的做功速率是一种常用的结构处理设计方式，在进行微结构程序设计时，可以应用以下公式：功率=速度×时间（1）包装尺寸：长×高×宽（2）在自动化技术不断发展的背景下，自动化包装机的控制系统也在快速的发展，推动控制系统设计模式的多元化，从而可以满足用户的不同需求。用户可以根据实际需求，利用控制程序的选择功能，来满足自身实际需求，进行统一化的生产包装，或者是差异化的包装，从而实现包装生产的自动化，提高生产的效率。举例来说，在实际应用过程中，生产人员在操作界面可以通过输入口令来实现差异化的生产，如其输入“蓝色”、“白色”口令，点击差异化生产，并选择执行，包装机就会进行白色-蓝色的生产模式，在生产循环周期结束后点“end”，结束包装生产。

4包装机械自动化创新设计的新思路

当前的新型自动化包装机械基本上都是机电一体化设备，在包装机械自动化技术中，多伺服电机拖动的同步控制技术十分重要，是关键技术之一。在进行自动化包装机械的设计过程中，为了提高机械的性能，需要应用信息技术以及其它先进的技术成果，从简化整机结构、提高机械工作的精度和速度以及缩短传动链等方面着手，对产品进行优化设计。就目前而言，包装机械创新设计的主要思路包括以下几方面：①提高工艺流程自动化。工艺流程的自动化是包装机械自动化发展的主要方向，通过应用机械手来完成复杂动作，可以有效地提高包装机械自动化的发展方向，通过不断提高自动化程度，可以提高生产效率，同时促进设备的柔性和灵活性的提高。②产品机械和包装机械一体化。通过实现产品机械和包装机械的一体化，能够有效的提高生产的效率，而包装机械的水平是限制二者一体化的重要因素，要实现二者的一体化，最为重要的就是解决好生产能力相互匹配的问题，这是包装机械自动化设计创新的一个重要方向。③提高包装机械的柔性和灵活性。当前，市场竞争日趋激烈，在这样的背景下产品的更新换代周期也在不断加快，因此新型的包装机械需要能够适应产品的变化，具有良好的经济性，这就要求包装机械具有良好的柔性和灵活性。④应用计算机仿真技术。随着计算机仿真技术的发展，在包装机械的设计过程中，计算机仿真技术获得了重要应用，应用其可以对包装机中常用机构进行有限元分析和优化设计，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

5结论

在现代生产制造行业中，包装机械是重要的配套辅助工具，对于各行业的发展都有重要作用，对于推动国民经济的发展有着积极的意义，在商品日益丰富的今天，包装行业拥有非常广阔的发展空间，同时竞争也非常激烈，因此需要不断的创新包装机械的制造工艺，提高其技术水平，提高包装机械的自动化水平，进而提升其包装的质量和效率，提高其核心竞争力，这样企业才能够在激烈的市场竞争中获得好的发展。

参考文献：

[1]孟晓烨.自动化包装机械控制系统的设计方法探讨[J].科技创新导报，2018，v.15；No.437（05）：14-15.

[2]杜巧连，陈旭辉，舒柏和.自动化包装机械控制系统的设计方法研究[J].机械管理开发，2015（06）：29-31，34.

[3]李笑.自动化包装机械控制系统的设计方法研究[J].科技展望，2017，027（020）：74.

[4]张宪法.论自动化包装机械控制系统的设计[J].计算机产品与流通，2018（02）：270.

作者：贺晓丹 单位：国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心