自动化包装机械控制系统的设计方法探究

徐绪家

（佛山市顺德区旭佳昇环保包装制品有限公司，广东 佛山 528300）

近年来，工业产业的迅速发展下，现代化技术与包装机械设备相融合，使设备可依据产品的外观特性等，生产出同类型产品，以满足机械类企业发展的需求。包装机械在工作过程中，以控制系统为主，对机械设备的各个环节点进行模块化操作，以此来保证设备操控的精准性。在对控制系统进行设计时，应从多个角度进行分析，针对控制系统的联动功能进行研究，以保证控制系统设计的完整性。

1 包装机械特性论述

包装机械是可按照系统的指令需求，完成商品的包装，其具体施工环节包括充填过程、包装过程、封口过程等，同时也可实现包装成品的摆放等问题。在包装机械投入使用后，可减少企业员工数量，在基准指令的设定下，可减小包装产品的误差。

包装机械在使用过程中，可有效提升企业的生产效率，并按照产品的外观形状等进行统一量化生产，在部分手工操作无法完成的环节也可由包装机械来实现，同时包装机械可对蓬松类物质进行压缩打包，极大缩减物质的体积，例如棉花、麻等物质，提升存储资源、运输资源的利用效率。包装机械也可实现非触碰类加工，例如在生产食品、药物时，法律明文禁止手工包装程序，在包装机械的应用下，可对此类产品进行一体化加工，进而为产品提供卫生保障。

2 自动化包装机械控制系统设计基准

包装机械是以数字化技术、自动化技术、智能化技术为主，在设备部件的支持下，可有效实现产品的一体化加工流程。在包装机械工作过程中，其工作原理基本相同，本文以创可贴产品包装为切入点，对包装机械模块化设计进行研究。

当前包装机械一般以机器、电气系统、光导传感技术为主，通过对产品的加工流程以及外观形状进行实时检测，以保证下一操作环节的流畅运行。在对包装机械系统进行设计时，其内部模块化操控系统可作为设备的核心部件，通过内部模块系统的分化操作，以实现设备的多功能运行。模块化操控系统在运行时，具有柔性生产、多品类生产、高质量生产、低成本生产的特性。依据产品的生产特性及使用特性，可通过模块化设置来实现具体化操控，以精密化的操控手段保证产品包装过程中结构性能的完整性。在加工过程中，可依据产品的实际生产情况进行改变，通过内部模块化程序的调整设定，可使生产出的产品呈现出多形式化，进而满足产品市场的实际需求。模块化操控系统可实现操作范围内的基准设定，减少产品包装生产出来的误差，进而提升产品的质量。同时模块化操控系统可对单体部件进行批量生产，以减小加工成本。

3 自动化包装机械控制系统的设计研究

（1）传动系统。自动化包装机械的传动系统一般是对产品在包装链上的运行速度进行控制，同时可依据系统指令需求，对传动速度进行周期性调整，以实现产品的多形式化包装加工。包装机械的传动系统一般以伺服传动轴组成，创可贴产品一般包括医用棉、塑性胶布、贴膜纸以及包装纸等构成，产品在传动系统中运行时，一般包含三个工作流程，在包装机械过程中，通过三点位式的包装加工，可建构成创可贴成品。工位在实行工作时，三个工位运转情况分别由不同的伺服电机来进行操控，针对产品的不同包装加工方式等，对传动轴之间的位置以及运行模式等进行协调。同时应针对各环节的实际加工情况进行定位控制，以保证当前阶段的产品包装环节流转到下一包装加工环节时，可实现产品的精准对接。应保证各产品包装环节的速度维持在统一基准下，将每一包装环节所需要的时间进行计算，以提升产品包装的精准性。

针对传动系统的外部接口进行设计时，一般以内网、总线模块的设计方式为主，以实现系统运行内数据信息的反馈性传输。

（2）人机交互系统。在对人机交互系统进行设计时，可以工作人员的行为意识为主导，在技术能力允许的范围内，来实现设备与操作人员的高效率沟通。人机交互系统一般以数据信息的采集与分类为主，针对设备不同运动状态下产生的数据信息进行存储记录，以保证设备数据库内信息的完整性，使工作人员可实现设备的故障数据、运行数据、非常态运行数据的查询。人机交互系统一般以智能UI界面为主，将数据信息进行立体化呈现，并可将产品的数据参数等与实际生产参数相比对，其一般与PLC操控系统联动运行，以确保产品包装过程的完整性，同时可对设备的生产状态进行监督，并及时对数据信息进行反馈，当数据信息波动范围较大时，在内部系统的作用下，可进行系统警报并使设备进入急停状态。人机交互系统的设计也可为工作人员提供智能化操控，其系统将对设备的运行信息进行图像呈现，为工作人员提供决策信息，以方便工作人员及时作出正确指令。

（3）运动控制系统。运动控制系统是通过伺服电机来进行工作的，其可对产品的包装生产环节进行优化，以实现包装机械设备的调整功能、响应功能、振频功能等。在对创可贴产品进行包装时，其关联性运动机构包括滚切、牵引、剥离、输送等工艺，每一个运动机构都有与之相匹配的伺服驱动模块，以此来实现设备的多功能性操控。运动操控系统作为精度控制机构，其可实现产品在高速包装过程中的环节性对接，在系统设计时，可采用多点位定向传输的设计方案，来提升数据传输的精准性，并对包装机械设备的多轴部件进行编程，以降低产品包装环节转换过程中所消耗的时间，进而提升设备的工作效率。

（4）主操控系统。PLC系统具有传输效率高、扰阻性强、高稳定性、模块化操作等优势，可实现操控系统内的多模式化运行。包装机械设备子在实际操作过程中，其属于设备的同体操作，以任务目标为主，通过各项独立式操作来完成最终目标，在对设备的单体系统进行设计时，应注重模块之间协调性，以减少各传动轴协调运动下产生的误差。

包装机械设备传动轴工作的稳定性，与多轴的坐标位置、传动速度等具有密切关系，在对主操控系统（PLC）进行指令构建时，可制定一个坐标虚拟轴为基准，并构建以基准轴为主的下位传动轴，将传动轴的速度、位置等进行分析，同时应严格控制虚拟轴与实体轴的比例，以提升系统运行的精准性。在对包装颜色及标记环节，可通过系统的外接编码设备对设备的运动形态进行监测，此过程中以传动轴为基准，以保证目标信息反馈的精准性，在得标记目标的空间位置后，将数据信息上传到主操控系统中，进而对设备提出下一步指令操控流程，以达到设备的自动化运行。

4 结 语

综上所述，文章对包装机械的工作特性进行概述，针对设备的控制系统进行设计时，应以加工产品的特性为基准，以具体加工环节来对操控系统、运动控制系统进行参数设定，在人机交互系统的设计下，为工作人员提供决策信息，以方便对运行中的机械设备进行调试。为提升主操控系统控制的精准性，应提升各模块机构之间的协调性，并精准掌握环节转换的时间点与空间位置等，以提升包装机械设备的运行效率。