白砂糖自动包装机器人码垛智能生产线的应用

张继清，闭圻彪，黄 耘，刘锦捷

（广西农垦糖业集团良圻制糖有限公司，广西 南宁 530317）

白砂糖自动包装机器人码垛智能生产线的应用

张继清，闭圻彪，黄 耘，刘锦捷

（广西农垦糖业集团良圻制糖有限公司，广西 南宁 530317）

文章介绍了白砂糖自动包装机器人码垛智能生产线的应用情况，对该生产线的主要功能和关键技术进行了论述。

白砂糖；包装码垛；智能生产

1 引言

制糖业是国家发展战略之一，是广西重要的支柱产业。目前，制糖业自动化遇到了瓶颈，自动化应用率低，全员劳动生产率低，劳动强度大，这是制糖业的普遍特点。不论是糖料生产还是食糖生产，自动化、机械化程度都还处在较低水平；我国生产规模3000T/D的糖厂的职工人数平均为600人左右，糖厂人数是国外同规模糖厂的3～10倍。国外先进糖厂的自动化控制水平较高，但国内糖厂的自控水平仍处在单机、单工序控制的初级阶段，全厂、全流程的集成控制还是极少。尤其是蔗场工序和包装工序，用工多，劳动强度大。造成糖厂用工难，用工荒。因此，迫切需要应用自动化技术和自动化设备来破解这一难题。

2 白砂糖包装码垛设备技术现状

目前，糖厂白砂糖的称量、装包、打码、缝口、码垛过程的各个工作单元还都是由人工单机操作来完成，自动化程度低、耗费人工大。糖厂仅用于装包码垛生产岗位上的用工多则150多人，少也有20～30人，且劳动强度大。近几年来，随着智能机器人、工业及自动化控制技术的发展，我国的包装工序逐渐采用了自动化或半自动化设备以及机器人码垛机，以减轻工人的劳动强度和提高生产效率。但在制糖工业用于的25～50公斤以上的编织袋的包装、码垛自动生产线还处于研制试用阶段。

据调查了解，近两年一些糖厂也陆续引进机械手或新型码垛装置及高速自动称量装包机，装包、码垛能力仅保留在400～600包/小时，对于规模比较大的糖厂，需要配套多条包装、码垛生产线。从目前来看，不管是白砂糖包装设备，还是白砂糖码垛机械，这些机械设备都是单机运行，自动包装机器人码垛智能生产线在制糖业的应用比较少。

3 白砂糖自动包装机器人码垛智能生产模式

良圻制糖有限公司在2015年通过技术改造，引进吸收和创新应用白砂糖自动包装机器人码垛智能集成生产线，并应用互联网技术，实现智能生产模式。该生产线包装码垛系统是目前国内已知的应用到制糖业包装码垛能力效率最高的，速度最快的机型，单线基本满足了甘蔗制糖约70%中小型糖厂的日常生产需求。

3.1 主要系统功能

3.1.1 设备组成

白砂糖全自动包装机器人码垛集成生产线，主要由PLC组建的电气自动化控制系统以及分编号储糖箱、高速定量称、自动袋仓、自动送袋机、上袋机构、自动折边缝包机、输送机、金属检测机、重量复检机、剔除机、压包机、方辊糖包整形分布辊道、糖包抓取辊道、机器人码垛机、码垛托盘等设备构成。

3.1.2 主要功能

该生产线包括：全自动包装系统；输送排列管理系统和机器人码垛系统，以及远程维护系统。

3.1.2.1 全自动包装系统

全自动包装系统由上位机下位机组建的PLC自动化控制系统以及受控的机械执行机构组成，系统采用分布控制集中管理，先进的总线控制方式，由带触摸屏PLC上位机对下位机赋值、发操作指令，下位机经总线接受赋值及指令解释成执行信号控制执行机构，经实用优化控制软件，增强系统容错纠错能力，提高了智能化控制水平。在受控的定量称、袋仓、送袋机、上袋装包机构、袋口折边缝包机等精密执行单元配合有序作业，实现包装电气、机械的自动化。

3.1.2.2 输送排列管理和机器人码垛系统

完成包装后的糖包输送经整形分布辊道、重量复检机、金属检测机、双向剔除机、压包机、糖包抓取辊道、机器人码垛、出垛流水作业，除输送功能外，每道工序都有其特定的作用，有些工序是为了检测和剔除不合格品，有的是为机器人码垛更精准、堆垛更方正平整打基础，但不优化糖包排队管理，也会造成重检、重检误报和误剔除，影响机器人码垛正常作业，降低码垛产能和质量。

3.1.2.3 远程维护系统

技术流程主要环节或重点设备，均安装有监控系统，经互联网建立远程维护系统，实现通过受权方式，维护工程师可实现远程监视，远程故障诊断，指导现场维护，可网络登录进行软件维护，提高生产安全率，降低维护成本。

3.1.3 主要技术指标

一是自动包装系统单线生产能力达到每小时800包（50kg/包）。

二是机器人码垛系统单线生产能力稳定达到900包/小时。

三是重量复检精度：±20g。

四是金属探测精度：Fe铁≥φ2mm；Non-Fe非铁≥φ2.5mm；Stainless steel不锈钢≥φ3 mm。

3.2 技术流程

砂糖→振动流化床→斗式提升机→吸铁器→分类筛选机→储糖斗→高速定量秤→全自动上袋机送袋→喷码机批号打印→套袋充填后重袋输送→自动缝包机折边缝包→直角倒袋装置→过渡输送机（并线皮带输送机）→料袋振实均布→重量校验→金属异物检测→升降式皮带输送机（自动位）→压包整形机→缓冲输送机输送→机器人码垛机抓手取袋→移位码垛托盘堆垛→成品移库。

3.3 主要优点

3.3.1 拥有较高的性能价格比，具有伺服可靠性好、袋型适应性强、作业效率高等特点。

3.3.2 良好操作界面，采用分布控制集中管理和总线控制方式，提高稳定性，便于维护。

3.3.3 采用先进的自动控制系统，优化控制软件，融入智能控制，无须人工干预实现自动包装机器人码垛。

3.3.4 采用包装系统与码垛系统共同集成联动联锁控制系统。

3.3.5 重量校验和金属检测精度高，有效排除人为风险和金属异物污染风险。

3.3.6 实现模块化控制，高度融合集成。

3.3.7 实现在线远程监控、远程诊断、远程维护。

4 使用效果

4.1 直接经济效益

良圻制糖有限公司于2015/2016年榨季引进一条自动包装及码垛智能生产线，该生产线投产后，极大提高自动化程度，减少了操作人员18人，经测算，每人每年收入按5万元计，直接减少了人工成本90万元。堆垛搬运费用减少1元/吨，按照年产6万吨糖计算，则直接降低人工成本6万元。每年可增加经济效益96万元。

4.2 降低异物污染风险

自动包装系统在GMP环境条件下实现无人操作状态，在包装环节降低人为因素导致糖产品受污染几率，并通过高精度金属检测仪，快速检测出产成品有否受金属异物污染，经过剔除机剔除有异物的糖包，极大程度降低异物污染风险，保证质量品质。

4.3 提升效率

全自动装包机器人码垛智能生产线极大提高生产效率、管理效率，降低劳动强度，减少用工岗位，提高生产管控水平，降低制糖成本。

5 结语

良圻制糖有限公司引进吸收，消化使用全自动装包机器人码垛智能生产线，同时应用互联网技术，实现智能生产模式，通过技术升级改造，全面提升技术水平、生产效率和管理效率，提高企业形象和品牌影响力，促进了制糖行业的科技进步，起到了较好的示范作用。

［1］ 广西壮族自治区经济委员会编.广西糖业.南宁：广西科学技术出版社，2007.

［2］ 黄福五，钟耀南，李扬训，等.甘蔗制糖机械设备.北京：中国轻工业出版社，1992.

TS243.5

B

2095-820X（2016）04-03

2016-08-02

张继清，男，1973年11月出生，籍贯广西宾阳县，工程师，研究方向是制糖工程。