付饶
哈尔滨市电机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 邮编：150000
摘要：目前，国内最主要的生产企业已基本实现了电路及单元模块产品的全自动化生产，但做为终端产品的机柜包装大多数仍采用人工作业，用人多、强度大，经常发生挤压、磕碰、跌落事故[1]。因此，生产企业迫切要求能够解决产品的自动化包装问题，即实现对全系列产品自动包装的一系列操作，动作快速，安全可靠。基于此，本文就自动化包装机械控制系统的设计方法进行详细探究。
关键词：自动化；包装机械；控制系统；设计方法
中图分类号：TP23文献标识码：A
1 引言
在我国经济快速发展的背景下，商品种类不断丰富，这为包装行业的发展提供了非常好的环境和机遇，这样包装机械的需求量在不断增加。在这样的背景下，包装机械企业要想生存和发展，在激烈的市场竞争中稳步发展，包装机械生产企业需要加大研发投入，创新技术水平，从设计和制造工艺等方面入手，不断提高包装机械设计制造水平，制造出优质、高性能的包装机械[1]。
2 概述
2.1 包装自动化
在连续化、大型化的工业生产过程中，包装是最后一道工序。包装能发挥保护、美化、宣传、销售产品的功能，提高商品的竞争能力，实现包装自动化能有效的提高生产能力，保证产品质量，有利于降低生产成本。包装自动化是利用自动化装置控制和管理包装过程，使其按照预先规定的程序自动进行，包装自动化包括4方面：1)包装材料、容器和包装物品的自动计量、传送和成品的自动输出；2)工艺参数（位置、速度、尺寸、重量、数量、行为等）的自动调节和自动控制；3)包装质量的自动检测和废品的自动剔除；4)工艺程序的自动执行，操作机构的自动调节和故障的自动处理。
2.2 研究意义
科学技术是第一生产力，是企业的生命，也是企业的动力。自动化包装设备融合机械加工、电气控制、信息系统控制、工业机器人、图像传感技术、微电子等多领域技术，结合下游行业的生产工艺，实现成型、装填、封口、贴标、打码、捆扎、码垛、缠绕等一系列包装工序的自动化，已成为企业提高生产效率、降低劳动强度、改善作业环境、节约人工成本、优化生产工艺和实现大规模生产的关键因素之一。目前市场对自动化的包装机械提出了非常高的要求，包装机械的控制技术是最为核心的技术。我国的包装机械生产企业并不是求大求全，而是求精求专，企业需一边加大自身科研的投入，一边学习国外先进技术，在技术领域进行不断创新和突破，努力开发出“新、奇、特”的包装设备，并为客户提供整厂的解决方案，提高自己和客户的整体竞争力，加速中国包装机械的更新换代，积极开拓国际市场。
2.3 设计要求
机械的组成丰富多样，因此对它们进行构成包装的理念也有很大差别，虽然最后拥有的功能可能相似，但是设计原理是各不相同的；机械换代更新周期短，速度快。在目前社会经济迅速发展的前提下，市场需求量大，包装零件容易进入疲劳期；机械自身具备各种功能，若要以减少投资和提高生产效率为目的，则机械包装上要具备多功能通用性；对于控制相关环节有较高的要求，自动控制会影响机械包装的各方面性能，在考虑其本身具有复杂结构的同时，必须保证整体控制环节的质量。
3 自动化包装机械控制系统设计特点
3.1 稳定性
稳定性是自动控制系统正常工作的必要条件[2]。稳定性即为在系统启动达到正常工作状态后，能否平稳地工作。具有良好稳定性的设备，检测到充量的误差过大，将自动调节充量，使之随时间变化在误差范围内；而稳定性失调的充量机将不能很好地工作，系统充量失调后将不会达到良好的反馈调节，充量将溢出或出量很少，并随时间推移越发严重。
3.2 高效性
机械设备技术和自动化技术的水平直接决定了自动化包装机械生产的效率。近年来，随着我国社会不断的发展，这两项技术也在不断提高，因此在未来的发展过程中包装机械生产的效率必然在不断的提高，朝着一个高效和高质量的发展趋势前进。对于将来的包装行业来说，不仅仅包装机械能够实现自动化，整个行业也会不断的实现自动化生产和管理，从而大大的提高企业的生产效率和质量，实现行业规模的不断扩大，经济效益的稳步提高。
3.3 优质的用户体验及服务
目前我国作为国际最大的制造消费国，在时代及技术的双重推动作用下，逐渐形成以用户体验作为关键核心的智能装备工业设计，呈现快速发展的软硬件结合的智能化发展趋势。智能互联产品实现了个人、交通、家庭、公共服务的多模块有效串联，对于个人产品领域内，我国实现了传统硬件与新兴科技的共同融合，不断开发满足用户日常使用体验的产品设计质感及技术感。并不断看齐国外设计创新的开放式平台。以智能保鲜包装机为例，在近年来在实现人机交互方面也逐渐受到极大重视，实现了一键操作的渐进式人机交互过程。
4 自动化包装机械控制系统的设计
4.1 控制技术
变频器在现代的包装过程中发挥着极其重要的作用和意义，能够控制未经过包装的商品到指定的包装区域，由此可以看出变频器是整个包装的基础。控制技术具有响应速度快和运行效率高等一些特点，能够有效提高包装机械的工作效率。如包装机械的大部分控制系统选择使用的都是PLC控制系统，因为PLC控制系统具有程序设计方便灵活、运行稳定、抗干扰性强和可靠性高等特点。变频器、PLC的应用主要集中在全自动包装机、方便食品生产线等包装设备上。
4.2 传动系统
传动系统设计是自动化包装控制机械控制系统设计中的一项重要内容，在实际设计过程中要根据生产实际，修正工艺效率。在传动系统的设计过程中，最重要的部分是电机运行情况的设计，通过结合电机运行的周期性，利用伺服轴实现对传动系统的把控，通过这样的方式来实现包装的传递。通过实现电机驱动的独立把控，对于提高压轴和位置效率的协同性具有重要意义，能够实现对转动流程中惯性的有效把控，有效地降低对于伺服电机的影响[3]。
4.3 人机界面
包装机械智能设备本身的设计不能局限于对于装备外观的优化改良，还应当同样重视机械设备产品的交互性体验。设计系统需要涵盖设计人机交互界面、操控方式以及设备保养维修、设计操纵屏信息交互等功能。如今，多数智能机械装备在设计人机交互界面时，都过于重视技术功能，忽略了用户在使用中的体验，存在人机交互操纵未突出重点，操作方式不顾明朗以及反馈也缺乏恰当性等多种问题。导致用户在使用包装机械智能设备时，无法形成思维-动作链。所以工业设计人员要结合装备使用情况进行全面调研，以满足用户对包装机械智能装备应用的交互需求。
4.4 微调整处理结构
对于自动化包装机械控制系统而言，微处理结构具有重要的作用，能够保证系统平稳运行、设备正常运转。在实际应用中。有一些产品在经过自动化机械微调以后，还是不能够通过审核，对于这些产品就需要进行人工审核。文中所提到的微处理结构，主要是指对产品包装生产过程中可能会造成严重影响的问题进行处理。举例来说，在进行包装图案的印刷过程中，应进行标识位置的调整以及材料富余等工作，对于这些问题，工作人员就需要进行处理结构的设计，通过这样的方式来确保设计的包装可以通过审核，推动包装生产自动化、系统化。
5 结束语
总而言之，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。所以广大技术人员应加强对该应用方向的重视与研究，灵活应用现代设计方法，加深对其理论的认识，增强市场竞争力，提高自动化包装机械控制系统的设计水平与设计价值。
参考文献：
[1] 席国栋.自动化包装机械控制系统的设计方法探究[J].化学工程与装备,2019(08):212-214.
[2] 刘嘉.创新设计在现代包装机械中的应用探讨[J].中国设备工程,2017(06):125-126.
[3] 李琦.包装机械设计中模块化设计的运用[J].南方农机,2018,49(16):44.