包装生产线的设备的自动化

包装生产线的设备的自动化

陈丰 杨亚强

沈阳新松机器人自动化股份有限公司 110000

摘要：包装机械设备是能完成产品既定包装要求的机械设备。利用包装机械进行包装产品可提高生产效率，减轻人类劳动强度，适应生产线大规模生产的需求，并可提高产品的质量。随着包装机械的发展，其多分类方法也越发多种多样，主要包括：包装机、灌装机、封口机、打码机、打包机、真空机、收缩机、称重包装机等。近年来，自动化控制在包装机械中的应用已成为必然趋势，借助自动化控制系统，使包装行业进入全新的智能时代，其发展前景更加地广阔。

关键词：包装生产线；设备；自动化

前言

随着生活节奏的持续加快，人们对“快速消费食品”的需求量越来越大，这意味着在食品生产中保证质量的同时，必须提高生产效率。食品包装工艺作为食品产业链的重要环节，同样面临着巨大的挑战。传统的人工包装速度较慢，可控性不高，已经不能满足巨大的产业需求与愈加严格的质量要求。将自动化技术应用于食品包装机械中，可以大大提高包装效率，并降低食品包装监管难度，有效保证食品的安全性。文章将对自动化食品包装技术的优势及国内外发展现状作一综述。

1自动化食品包装机械的优势

与市场上常见的传统食品包装机械相比，自动化食品包装机械在许多方面都具有很大优势。主要表现在安全、高效、灵活、环保和智能等方面。

1.1安全性

传统食品包装操作中需要大量的人工操作，由于人员复杂，较难管理，难免会有操作不当的情况发生，造成食物污染，产生安全隐患。食品包装机械自动化的提高可有效减少人工操作，防止人手操作所造成的食物污染，保证食品安全。在自动化食品包装机械中，传感技术得到了广泛应用。目前的传感技术已经不仅仅局限于生产线上杂质的检测，还可以检测食品的各项参数，如彩色机器视觉产品可以通过对食品的颜色判断来判定其质感与状态。通过传感技术，可以及时检测到不合格产品，并迅速排出，减少食品安全隐患。

1.2高效性

传统的食品包装依靠大量的人力搬运，如将食品从生产线运送到包装线上，大多采用人工搬运的方法，这不仅不能保证食品安全，还会浪费大量的人力。自动化食品包装机械与食品生产线紧密衔接，省去了传统包装中的人工搬运程序，可以大大减少人力消耗。自动化技术可以实现食品的批量包装处理，这意味着将食品包装过程中的各项功能集中于一台设备上，使包装过程中涉及的设备、功能和信息相互作用、相互联系与反馈，节省了时间，提高了工作效率，也可以保证食品的质量。

1.3灵活性

由于食品产品更新较快，常会出现包装机械设备还未达到使用寿命就被更换，造成了资源的巨大浪费，对食品生产厂家来说，是一笔巨大的经济损失。自动化包装机械允许被包装食品在一定尺寸范围内变化，避免更换整个包装线。自动化包装机械采用了关键技术，局部更换零部件或关键部件，改变组装方式，使机型、性能、效率与生产能力都得到了改善。同时，自动化技术采用电子检测系统，当机器出现故障后，可明确指出故障部位，不必再拆机检查故障所在，简化了维修程序。

1.4环保性

自动化技术使得包装机械一体化成为可能。包装在全封闭的状态下快速完成，这有效避免了食品加工过程中的粉尘污染。此外，该技术在很大程度上降低了机械噪音。也避免了食品生产过程中的噪音污染。这表明，自动化包装机械符合绿色环保的要求。自动化不仅表现在包装方面，对多余物料的回收利用也全部为智能控制，这避免了食品包装过程中废弃物的产生，节约了资源，避免了废弃物对环境的污染。此外，对生产过程中污水的处理也趋于智能化，减少了污水的排放。将自动化技术应用到食品包装机械中，其对多余物料的回收处理以及污水处理所产生的效益将远远超过包装食品本身的效益，这不得不说是一个突破。

1.5人机性

采用CAD（计算机辅助设计）技术设计食品包装机械，可以大大缩短设计周期。在仿真设计的基础上进行反复多次的研究，将人与系统通过一个界面连接起来，方便操作人员了解生产系统信息，极大地简化了对食品包装体系的操作与监控。自动化包装机械在主要部件上都设置了诊断系统，可以在第一时间检测到故障并分析出产生故障的原因。有些自动化程度较高的设备还可以对故障进行自动修复，减少技术人员对故障的排查与维修，大大节约了人力。

1.6智能性

自动化体现在对包装线的监控和自动识别等功能上。通过对被包装物料的性能监控，当食品或者包装材料中细菌含量超标时，可以及时检测到并迅速处理，以有效排除不合格产品，这种监控的准确性要高于人为监控。由于一批食品可能有不同的形状与尺寸，而从生产线上出来的食品是无序的，自动化包装机械可以自动识别出不同的形状、尺寸，并按顺序有规律的将其放在规定位置上，这也是自动包装机械智能化的一大体现。智能化还体现在对故障的自动检测与维修方面，可以迅速准确排除故障，保证机器正常运行。

2包装机械自动化系统的应用措施

2.1包装称重系统

包装称重系统结构如图1所示，主要包括给料设备、称重传感器、电磁阀、控制器等。通常情况下，称重传感器会安装在称重平台底部；称重平台中有物料时，称重传感器会生成一种模拟信号；模拟信号经模/数转换后变成与模拟信号相对应的数字信号；该数字信号会被发送到控制器，如单片机；通过比较质量设定值和实际值可以得到质量偏差数值；根据偏差数值实现电磁阀1开启或断开时间控制，调节物料质量；打开电磁阀2，使物料进入包装袋以完成包装。串口可用于单片机和PC机之间的数据交换，实现包装称重系统的远程控制。触摸屏则用于称重参数设置、生产过程参数显示等，是一种比较常见的人机交互界面。

图1包装称重系统结构

2.2智能化

我们处于一个信息爆炸的时代，信息技术的快速发展使我们人类的生活方式发生了大大的改变，网络不仅改变着全世界各国的生产生活，也使许多不相干的事情联系在一起。加快机械设计制造的智能化发展，不仅需要让自动化技术与网络联系在一起，使人工工作量大大减少，也使工作的程序能用编程就代替，大大加快了生产效率，提高产品的质量输出。大力推进由半智能化向智能化发展的进程，由操作人员的远程控制可以对产品进行调控，对生产时的方式速率进行控制，有效地减少了人工的繁重的工作量，也使纠错过程变得更加快捷迅速。促进机械设计设备向数字化的进程，提高整个产品乃至整个行业的操作精准性。

2.3准确性

系统稳定性指被控制量达到稳定状态后与理想值的误差。举例来说，包装量一个罐头准量为500mL(±5mL),系统在进行自动化包装时最终的充量结果为510mL,超过了既定误差值,那这个系统的准确性将达不到要求。无论何种系统,准确性误差总是存在,只要保证它在既定误差范围内即可。图1中3种曲线准确性比较:③>②>①。一般来说,不同用途的系统所需功能不同,对以上3种性能要求也不同,3种性能都同时达到的理想系统难以实现。如何在3种性能中融合抉择是关键，在既定满足生产效率的同时达到生产要求即为可靠自控系统。

结束语

随着我国机械自动化的进程加深，包装机械也将进行自动化的全方位发展应用。了解自动控制性能对包装机械的影响，有利于把握包装机械性能控制指标，通过比较分析性能指标的融合性与矛盾差异性，实现包装机械工作经济性的目的。

参考文献：

[1]胡和荣.我国机械自动化技术的应用与发展前景展望[J].南方农机,2018,49(15):177.

[2]朱卫兴.食品包装行业自动化机械装备的应用[J].中国战略新兴产业,2018(32):134.