食品饮料生产中自动化技术的应用研究

食品饮料生产中自动化技术的应用研究

张博

广州达意隆包装机械股份有限公司510530

摘要：伴随着社会经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，各类食品饮料在人们的生活中处处可见，而人们对食品及饮品的需求也在向健康、绿色以及营养这方面转变。对食品饮料的高消费和高需求是目前食品饮料行业的现状，针对这一现象，食品饮料制造商就必须提高产能，加快食品饮料的生产包装速度，提升产品质量并向着更加绿色和健康的方向发展。对食品饮料的生产采用更先进的技术和数据信息化管理，并提高企业的信息化管理水平，是解决上述问题的有效途径。

关键词：生产；发展趋势；自动化技术

1.自动化对企业生产的重要性

通过消除人工错误，自动化设备可以带来更高的生产能力，它速度更快，操作更加精确，特别适合于重复性和比较关键的操作步骤。主要以机械零件为主的包装设备可能会因零件问题而导致生产速度减慢，并且增加了发生潜在差错的可能性。为确保所有的机械组件都能保持良好的运行状态，日常的维护是很有必要的，但糟糕的是，这些包装机械设计无法使用现代控制器所用的那些先进的故障诊断和排除工具，无法改善不必要的停机状况。因此，包装界正在增加其设备的自动化程度，以便满足用户日益增长的相关需求。

2.当前市场中的食品饮料生产自动化技术

随着食品饮料生产工业的快速增长，生产商也在不断的优化产业结构，丰富食品饮料的品种和档次。“民以食为天”，食品和食品饮料生产的工业与人们的生活水平息息相关。而食品工业的现代化水平，也是反映一个国家的人民质量生活和国家发展程度的重要标志。

2.1可编程控制器在食品饮料自动化的应用

食品饮料行业对于生产过程中的温度、湿度、物液位、流量、压力等数据的采集点比较多。随着计算机技术的发展，为了适应市场的竞争要求，很多食品饮料生产商抛弃了传统的继电控制系统改用了与计算机功能完善、灵活性、通用性更好的可编程控制器。可编程控制器在食品行业中主要运用在一些小型的生产设备及包装设备上，而小型的生产设备和食品包装机的巨大需求也让可编程控制器类的产品占据了较大的市场份额。可编程控制器的硬件是标准化的，这类产品已经系列化，功能模块的品种很多，也可以灵活的组成各种不同大小，不同功能的控制器，加之这类产品通用性强，可靠性优，接口编程都很简单，体积小，功耗低，性价比高这类的特点。可编程控制器已被广泛的认可和使用。

2.2HMI在食品饮料自动化的应用

HMI是计算机与用户之间进行交互和信息交换的媒介，这类技术在食品生产中通常运用在人机交互界面，工作触控面板和生产过程中设备操纵和数据监控的智能操作面板上。

如今食品饮料生产市场的竞争环境主要以技术为主，提高技术水平是每一个食品饮料生产商发展的主题。在食品饮料生产中，通过采用先进的HMI系统可以有效的提高生产效率，降低能耗，这类型设备通常会给食品饮料的生产带来更多的附加值，如：保护食品的营养成分，保证食品的安全等。食品饮料生产商对更多新科技的需求也让HMI产品有了更广阔的发展空间。

2.3IPC在食品饮料自动化的应用

随着科技化水品的提高，数控生产技术已经运用到各类行业中。IPC技术在食品饮料的生产中，主要作为食品饮料的可视化应用。例如对系统的填充，水果压榨和啤酒工艺的生产。IPC在食品饮料行业中的运用为生产商带来了显著的经济效益。

2.4DCS在食品饮料自动化的应用

DCS是一种以微处理为基础的分散型综合控制系统，它的基本思想是分散控制，集中操作，分级管理，配置灵活，组态方便。随着食品饮料生产自动化的不断兴起和生产过程中对控制的要求日益复杂，DCS可以在生产中提供更好的过程控制和过程管理。DCS系统的应用，可以使食品饮料的生产过程从前期材料加工到后期质量管理的控制更加的完善。而DCD的界面操作系统一般都以直观的图形为主，这样可以完整的显示出食品饮料生产的重要数据，以此达到更高的生产力和生产品质。

3.从伺服到软件为包装设备带来的变化

伺服控制：虽然伺服技术在驱动设备方面已被使用了很长时间，但它在高速运转下的可靠性和可重复性直到最近才被提高到能替代包装设备中主轴的程度。通过与控制器和内部通讯网络集成到一起，这种电子-机械式的驱动机制创造出一种虚拟的主轴，用户可以通过重新设定动作来对它进行重新设置。

伺服技术使得在运行过程中更改参数成为可能，而不再需要去更改某个机械凸轮的形状。这样也有可能在停止包装某种尺寸的盒子之后，只需要很少的产品缓冲量就可以通过简单地改变设置去包装另一种尺寸的盒子。当所做出的设置生效后，所有的伺服系统都会做出相应的调整。计算能力是伺服电机能在包装设备中得到日益普及的一个关键因素，与过去相比，今天的信号处理器更快更聪明，还更便宜。因此，制造商可以使用必要的计算能力来对高速运转时的复杂动作进行控制。

用于包装的PAC：制造商利用现代计算机技术的另一个方法是为他们的设备安装更灵活的控制器，有时也被称为PAC，即可编程自动控制器。这种控制器将可编程逻辑控制器（PLC）与开放式计算机和通讯技术结合在了一起。其优点之一是在包装过程中，它们负责对逻辑和运动进行同时控制。PAC提升了开放式架构网络，就像在使用基于PC的控制一样。使用PAC的好处是使得设备可以通过局域网和所指定的针对SERCOSⅢ的外部通讯接口与外界进行交流。

4.我国食品饮料生产自动化技术的发展趋势

在过去的几年中，我国的食品饮料行业都保持着稳步的增长。在国家发布的“十二五”规划中明确提出了我国食品饮料行业的目标。最近几年，食品饮料生产企业对可持续性发展，食品饮料的创新和安全问题也愈发重视；与此同时，消费者也越来越重视食品安全与健康。这些为中国的食品饮料行业带来了新的机遇与挑战。我国食品饮料行业的市场一直是民用消费品市场的主体，作为关系到国计民生的行业，介于目前食品安全屡出问题的情况下，我国的食品饮料行业在未来的发展中应该更加重视食品饮料的安全问题，并且做到自动化/大型化和集中化。

（1）高精度高效率自动化技术应用的不断深入。随着高效。节能、环保、降噪的要求日益提高，食品饮料生产中的自动化技术将不断地改善。食品饮料生产行业的生产加工程度反映产业自动化科技水平的高低，同时也体现着经济效益的多少。更高精度高效率的自动化技术不仅降低生产中的各类成本，在生产过程中的各类工序的衔接也越来越完善，这样在生产过程中不仅可以加速制作过程，也可以加速后续的包装搬运等环节的效率。

（1）食品工业机器人技术的应用已成趋势。随着我国劳动力成本的不断提高，消费者对食品饮料质量和安全的要求日益提高，工业机器人的应用在我国的食品饮料生产行业越来越广泛并受到青睐。食品工业作为国民经济的第二大支柱产业，食品工业的自动化水平已经成为了人民生活质量和国家发展程度的标志。

（2）食品饮料的生产将更适应市场的需求变化。随着人们生活水平的不断提高，食品饮料的生产为了满足不同人群的需求，食品饮料的生产也将更适于市场的变化，食品饮料的品种和口味也更多样化。而食品饮料生产的自动化技术也将向着产品的更新和变化发展，这就要求自动化技术有一定程度的灵活性，在食品饮料生产中的改变不需要采用或更换新的技术，这样也就降低了企业的风险。

结论

食品饮料中的自动化技术产品是为食品工业提供技术支持的重要产业，随着劳动力以及能源等生产要素价格提升，食品饮料生产工业的生产成本也在不断提升，因此食品饮料的生产自动化是未来一个不可逆的趋势。虽然我国的食品产业在生产过程中的自动化技术与国外还有着不小的差距，但是在不远的将来，国内的食品饮料生产技术必然会有更完善的数字化、信息化、精细化、效率化的自动化食品生产技术，不断地向国际最先进的自动化技术发展。

参考文献

［1］顾硕.看自动化技术如何助力食品饮料柔性生产［J］.自动化博览，2012，（5）.

［2］张海文.我国饮料包装自动化的现状及发展趋势［J］.科技与企业，2015，（2）.

［3］顾硕.稳增长的食品饮料行业对自动化提出新挑战［J］.自动化博览，2015，（4）.