自動(dòng)包裝機(jī)與包裝過程控制的發(fā)展

一、自動(dòng)包裝機(jī)

現(xiàn)代包裝技術(shù)日益向著高度機(jī)械化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，各類物品的包裝作業(yè)，大多采用自動(dòng)包裝機(jī)械或自動(dòng)包裝生產(chǎn)線完成，其作業(yè)過程離不開自動(dòng)控制裝置和自動(dòng)控制技術(shù)。所謂自動(dòng)控制，就是在沒有人直接參與的情況下，利用控制裝置，對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)、目標(biāo)要求等進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)與控制，使之按照預(yù)定的方案達(dá)到要求的指標(biāo)。自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，將直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、成本、勞動(dòng)條件和預(yù)期目標(biāo)的完成。自動(dòng)機(jī)械是指由機(jī)械自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全部工藝操作和輔助操作的工作機(jī)械。自動(dòng)機(jī)械的自動(dòng)化程度的高低，取決于控制裝置性能的優(yōu)劣。

 自動(dòng)包裝機(jī)是自動(dòng)機(jī)械的—種，其結(jié)構(gòu)組成與其他自動(dòng)機(jī)械—樣，由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和控制裝置四大部分組成。區(qū)別于其他自動(dòng)機(jī)械的基本部分是自動(dòng)包裝機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，它借助于控制裝置，自動(dòng)完成包裝生產(chǎn)過程的各種作業(yè)。如被包裝物料的進(jìn)給、分揀、計(jì)量、裝填，包裝材料和容器的傳送、定向排列、定位、分離及成形制袋，包裝材料的粘合干燥、整形、封切、轉(zhuǎn)位傳送、排出包裝成品，以及在包裝作業(yè)過程中進(jìn)行重量、位移或位置、數(shù)量、溫度、壓力、速度等物理參數(shù)檢測、包裝成品質(zhì)量檢測、剔除廢品以及系統(tǒng)的故障報(bào)警等—系列工藝操作和輔助操作。由于包裝品的種類繁多，自動(dòng)包裝機(jī)的功能各種各樣，實(shí)現(xiàn)其功能的設(shè)備、工藝操作的繁簡程度也千差萬別。盡管如此，自動(dòng)包裝機(jī)的—般結(jié)構(gòu)如圖所示。

二、包裝過程控制的發(fā)展概況

包裝作業(yè)中的自動(dòng)控制屬于生產(chǎn)過程自動(dòng)控制技術(shù)，連續(xù)式全自動(dòng)包裝機(jī)計(jì)重供給的自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分，包裝過程控制技術(shù)隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，可以追溯到18 世紀(jì)瓦特利用小球離心調(diào)速器使蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定的開創(chuàng)性的突破，以及19 世紀(jì)麥克斯威爾對輪船擺動(dòng) (穩(wěn)定性) 的研究。但初期的應(yīng)用范圍很小，進(jìn)展很慢。自動(dòng)控制的真正發(fā)展是在20 世紀(jì)。20 世紀(jì)30 年代，各類生產(chǎn)過程開始采用單機(jī)對單個(gè)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)進(jìn)行控制的自動(dòng)化控制技術(shù)。到了20 世紀(jì)四五十年代，隨著生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)—步擴(kuò)大，生產(chǎn)水平的逐漸提高，自動(dòng)化水平也在不斷提高，液壓氣動(dòng)儀表、電動(dòng)單元組合儀表及巡回檢測裝置等自動(dòng)化儀表的采用，使得—些復(fù)雜的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了集中控制。

20 世紀(jì)60 年代以來，生產(chǎn)過程向著大型化、連續(xù)化方向發(fā)展，對控制設(shè)備和控制方式提出了嶄新的要求。20 世紀(jì)60 年代是自動(dòng)化定向時(shí)期，以高速增長、大量生產(chǎn)為背景，在過程域?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)化?？刂葡到y(tǒng)由單輸人、單輸出發(fā)展為多輸人、多輸出，開始采用組裝儀表。20 世紀(jì)60 年代后期，出現(xiàn)了專門用于過程控制的小型計(jì)算機(jī)。這—時(shí)期以單機(jī)自動(dòng)化和專用設(shè)備自動(dòng)化為主。自20 世紀(jì)70 年代開始，出現(xiàn)了微處理器和以微處理器為主要構(gòu)成單元的控制裝置，集散控制系統(tǒng)(DCS) 、可編程邏輯控制器(PLC)、工業(yè)PC機(jī)和數(shù)字控制器，已成為控制裝置的主流。這—時(shí)期，全自動(dòng)包裝機(jī)的計(jì)量供給自動(dòng)控制，注意從總體考慮，從個(gè)別裝置設(shè)備的自動(dòng)化進(jìn)人追求整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化。20 世紀(jì)末，信息技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，現(xiàn)場儀表的數(shù)字化和智能化，形成了真正意義上的全數(shù)字過程控制系統(tǒng)。進(jìn)人21 世紀(jì)，隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展，過程控制向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合自動(dòng)化方向發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成生產(chǎn)、經(jīng)營、銷售、管理等各種信息，形成—個(gè)能適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境和市場需求、多變性的、總體的高質(zhì)量、高效益、高柔性的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。包裝過程控制也經(jīng)歷了與自動(dòng)控制技術(shù)大體同樣的發(fā)展歷程，從手工操作到單機(jī)、 單參數(shù)控制，發(fā)展到從物料進(jìn)人直至包裝成形、各參數(shù)綜合、協(xié)調(diào)控制的—體化系統(tǒng); 從簡單電器邏輯控制發(fā)展到連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制; 隨著自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及信息論和系統(tǒng)論在包裝控制過程中的應(yīng)用，包裝過程將向著高度集成化、柔性化和智能化方向發(fā)展。

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