柔性控制技术在包装机械中的应用

浙江机电技术学校

汪文忠

柔性控制基本原理

柔性控制系统中最先提出了“柔性”概念，业内学者对其理解有所不同，部分学者认为这是机械设备与响应时间的关系；有人认为是系统对外界环境变化而产生的反应；也有部分学者认为这是处理环境变化，应对不确定性的能力。本文的柔性控制，指工业自动化控制管理体系中，为了应对市场需求而进行加工制造的作业能力。

该设计理念中，针对一定范围内的不同产品进行功能、性能划分，根据产品不同要求进行模块设计，进而保证该系列要求可充分满足对应产品的基本需求，或满足组合性产品的需求，提高市场调节能力，便于及时进行有针对性的设计、制造加工等行为。对应加工设备、机械设施等需要考虑其应用领域，具体表现有待统一，其种类、规格等较为复杂。从技术角度出发，成套设备之间的共同点可能有限，但是基本要求一般可分为下述几点：借助自动化控制实现对产品的基本包装；借助辅助设备设施实现产品的存储、运输等环节；借助自动控制体系对产品进行控制。为此，对应新产品的包装、生产、制备环节中，需要充分考虑对象的特点，根据功能要求、性能分类等进行设计，并选取常规基本结构进行设计，配套接口软件需要具有适应性，进而实现对不同功能用户基本需求的满足，提高整体包装系统的合理性。[1]

一般从上述系统性设计观点出发中，需要充分考虑柔性控制理念的融入，对机械、电子、检测等技术合理调用，实现设备总体的线化控制，提高机械智能化、自动化、科学化的控制目标。

柔性控制技术的内容和特点

1 主要内容

柔性控制系统的要求一般分为两大方面：机械、工艺。机械柔性是针对同一作业系统、工艺流程进行不同种类的产品保证，对应机械可进行零部件加工深度的修改，实现产品不同要求的满足。在包装状况下，机械设备的自身性能需要更加全面，包装机械可根据产品特点进行选择，进而对功能差异较大的产品进行包装，提供更加全面的选择范围。如德国包装机械的发展较为良好，其机械创新设计、模块设计较为丰富，可基于产品特点、功能等进行模块选择。为此，对应设备的模块需要进行精细化划分，便于产品商家及时进行模块选择与更换等，该设计方法充分降低了包装机械不断升级的要求，属于半智能化设计方法，发展更新要求较低，可借助模块化设计实现机械柔性的基本要求。[2]

另一方面，工艺柔性控制对设备的要求较为不同，该控制特点：生产流程不同、材料变化不同。工艺柔性对整体设备的要求相对更高，工艺柔性不仅需要对应设备的硬件设施、性能参数可进行调整，还需要充分考虑原生产线的优化，保证对应工艺产品的要求满足实际所需。

2 特点分析

第一，系统自动化。包装机械中，机电一体化技术的应用较为全面，需要将包装机的各个重要参数进行前期录入，根据作业流程自动跟踪。但是其中某一个或几个参数发生变化，其对应变化将会反馈到控制平台，经控制总平台的参数识别、判断、修正等行为后，对应包装机将会达到最佳工作状态，该系统的整体控制能力相对较高，自动化程度高达80%，适应范围一般超过70%。

第二，快速成形技术分析。包装机械中，可根据零件特点对产品进行建模，根据工艺参数、施工特点进行三维模型的优化，然后需要充分保证该模型满足对应规则要求，保证模型为离散、有序的单元，需要加强各个层片中轮廓信息的要求，及时进行登录参数、加工参数的设计，生成控制代码，最终借助成形设备实现连接操作，得到对应三维模型实体结构，进而实现将结构复杂的产品从三维简化为二维结构，便于后期加工操作，提高整体的便利度、作业效率。

第三，激光切割技术。经济快速发展带动了产品不断升级，现阶段，产品包装与产品性能一样重要，是社会大众的主要考虑因素，为此，提高包装的合理性和精致效果是主要关注问题。当下高档产品的包装中，可能会涉及较为贵重的材料，如水晶、贵金属等，对包装工艺而言，难度不断快速增加。传统生产作业环节中，一般采取人工控制的处理模式，增加了产品耗费量，整体作业效率较低，而借助激光操作可充分实现提高生产效率的要求。柔性控制技术在包装行业的应用中，借助计算机可实现精细化、激光操作控制的要求，提高了包装的精细度、合理性，同时具有产量高的优势，避免工件的浪费、材料的耗损等状况，整体控制流程更加满足当下绿色环保的要求，同时整体包装性能更为优良。【3】

第四，包装机械的可靠度。传统包装过程属于一个独立的行为，生产控制对象仅是输入参数，未进行后期生产的反馈、负反馈等处理，导致机械故障状况下，必须即刻停运进行人工检修操作，耗时长、精度差、错误率高，即传统包装机械设备的不稳定性十分明显，故障耽误时间过长。在柔性控制系统引入后，可借助计算机进行生产、控制、检修处理，引入对应状态检测系统，可进行故障诊断处理，该系统一般在核心工作位置进行应变片的粘贴如将机械信号进行点信号的转换，经放大后借助相关检测设备进行接收，提高整体设备运转合理性的控制。在包装机械生产环节中，状态检测、诊断检测需要连续作业，对信号检测、接收的稳定性具有积极影响，一旦故障发生，可及时进行警报，同时，该体系的检测系统，可便于故障定位操作，便于后期维修、检修等工作。

第五，简化包装流程。传统包装施工方法，主要借助人工进行管理，机械操作的难度较大、技术含量低，为此，上岗作业人员需要进行前期培训，依靠老师进行工作流程的传授。借助柔性控制技术，可提高设备与计算机之间的联系，仅需要进行简单的参数输入，即可实现生产流程的控制，并在此基础上降低了人为错误的发生几率。对于包装企业而言，该方法是节省人力资源、提高员工实践能力的关键，为此，柔性控制技术是提高操作精度、可行性的关键方法。

第六，降低能耗。柔性控制技术在包装机械中的应用是发展必然趋势，其重要表现在于，可充分降低能耗问题，具体分析如下：首先，柔性控制状况中，电机一般是变频控制，而非传统的异步电机，可根据生产负荷进行电机功率的调整，充分降低了低负荷状况下的功耗问题；其次，智能化生产可提高产品的利用度，一定程度上实现了控制能耗的目的；最后，柔性控制技术中，包装机械可根据产品特殊要求进行设计分析，整体工艺流程更加满足产品要求。【4】该技术是时代发展的必然产物，对企业长期合理发展具有积极影响。

柔性控制系统的发展方向

1 根据市场需求进行设计

机械设计中，控制系统需要充分考虑传动控制的特点，根据市场需求进行包装设计、控制设计，提供市场状况的合理分析，提高针对性设计在机械行业中的应用，根据客户要求进行控制技术的分析。市场发展、技术进步是包装机械长期合理化发展的基础，结合客户需求进行分析，同时还需要注意下述几点要求：首先，提高保证机械的效率，企业是追求经济利益的团体，提高作业效率是提高其经济价值的基础；其次，满足客户对包装、生产的一体化要求，根据生产商具体要求，进行生产作业方法的改善，及时进行客户调查、反馈对应要求信息。【5】上述两点要求是柔性控制的体现，属于重点考虑方面，根据市场变化及时进行控制系统的调整，协调各个元器件之间的关系，提高整体作业效率，便于功能模块的具体要求充分实现。

2 降低污染负面作用

包装机械还需要考虑包装机械的发展方向，当代社会更加看重企业在节能减排方面的发展，因此如何提高包装机械的效率、降低污染排放、控制设备噪声则成了企业着重看考虑的方面之一。包装生产环节属于自动化技术，为此，提高高新技术的应用，尽量营造更加理想的作业环境，是实现机械行业长期合理发展的关键。

3 增加自动识别功能的研发

包装机械中，需要充分考虑自动识别功能的开发，系统将会根据材料特点、相关信息及时进行自动识别功效的落实，可提高包装施工的精度，借助传感器、逻辑控制等提高识别精度，如PLC控制系统，可提高包装机械在识别方面的基本要求，借助自动识别功能的融入，可保证整体作业流程属于独立的行为个体，便于生产要求的充分发挥。

4 提高作业效率

在包装行业的工艺流程中，需要加强各个工序的有效控制，提高生产合理性，便于后期效率提升的目标充分实现，同时保证交货期不会拖延，对降低产品包装成本，提高机械行业合理性而言具有积极影响。

结语

时代进步带动产品包装行业快速发展，为了保证包装设备的发展满足市场需求，需要充分考虑设备的柔性控制技术。国内包装机械的自动化水平一般，需要借鉴先进国家的核心技术进行优化，提高智能化、自动化概念的融入，保证机电一体化发展的充分实现，带动整体作业生产朝着更加合理、稳定的方向进步，对企业工艺流程优化、经济效益提升、作业流程的调整等均具有积极影响，对国内包装机械产业的调整而言是必然趋势。