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自動化技術(shù)在食品包裝機械中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2019-06-05 09:57:05    瀏覽次數(shù):70
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眾所周知,傳統(tǒng)的食品機械自動化技術(shù)僅僅是將一臺可編程序邏輯控制器PLC配備于全機械式設(shè)備上而已,其主要用在對驅(qū)動器的機械動力軸與邏輯功能的控制上,但是該設(shè)備的穩(wěn)定性和靈活性欠佳。而由于產(chǎn)品品種多樣、食品生命周期短,因此食品包裝機械設(shè)備需具備很強的穩(wěn)定性與靈活性。隨后開發(fā)出來的第二代自動化設(shè)備的功能自機

眾所周知,傳統(tǒng)的食品機械自動化技術(shù)僅僅是將一臺可編程序邏輯控制器PLC配備于全機械式設(shè)備上而已,其主要用在對驅(qū)動器的機械動力軸與邏輯功能的控制上,但是該設(shè)備的穩(wěn)定性和靈活性欠佳。而由于產(chǎn)品品種多樣、食品生命周期短,因此食品包裝機械設(shè)備需具備很強的穩(wěn)定性與靈活性。隨后開發(fā)出來的第二代自動化設(shè)備的功能自機械動力軸轉(zhuǎn)至電子驅(qū)動系統(tǒng),采用PLC系統(tǒng)控制邏輯功能。相較于第一代自動化設(shè)備,第二代自動化設(shè)備明顯更先進些,而如今的第三代自動化設(shè)備則采用全電子化技術(shù),在這當(dāng)中最為關(guān)鍵的技術(shù)就是控制與驅(qū)動技術(shù)。自動化食品機械融合了聲、生、機、磁、美、電、化、光于一身,是高智能、高技術(shù)的產(chǎn)品。運用于食品機械上的自動化產(chǎn)品主要涵蓋了傳動控制、機器視覺、人機界面、控制系統(tǒng)、運動控制、傳感器等幾大類別。

1自動化技術(shù)

1.1現(xiàn)場總線技術(shù)

    運用現(xiàn)場總線技術(shù)首先“解放”了大部分的硬件,使得繁瑣的安裝環(huán)節(jié)得到簡化。在生產(chǎn)應(yīng)用的實際過程中,便利性與靈活1生更加明顯;可以將現(xiàn)場總線技術(shù)與ERP系統(tǒng)集成,這樣管理層就可以通過ERP系統(tǒng)十分便利地調(diào)取、分析運行數(shù)據(jù),了解生產(chǎn)的實際和即時情況,監(jiān)測車間的運行情況?,F(xiàn)場總線技術(shù)在大型食品加工企業(yè)應(yīng)用較為普遍,這為整個生產(chǎn)線的無人化操作以及傳動、檢測等工序的無縫銜接提供了便利。

1.2傳感器技術(shù)

    在食品加工與食品機械行業(yè)中,傳感器的應(yīng)用場合繁多,在食品飲料存儲罐的監(jiān)控、灌裝封裝、混合及加工、冷卻及加溫、清潔、包裝等工序都要用到傳感器。

1.3傳動控制技術(shù)

    傳動產(chǎn)品在食品機械上的使用,主要是為了調(diào)整工藝速度和控制電機在生產(chǎn)過程速度的周期性變化。但對于大多數(shù)食品機械而言,變頻器并非必選的電氣產(chǎn)品。變頻器在本行業(yè)的使用率較低,在大型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的包裝生產(chǎn)線上有較大的發(fā)展空間。

1.4運動控制技術(shù)

    運動控制產(chǎn)品在包裝機上的應(yīng)用,主要是實現(xiàn)精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步,用于裝卸,輸送,打標(biāo),碼垛,卸垛等工序。

1.5人機界面技術(shù)

    食品機械的HMI通常與PLC或者單片機配合使用,用以設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù),監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài),記錄設(shè)備生產(chǎn)的數(shù)據(jù)。少數(shù)高端機械使用了觸摸屏。

1.6物流自動化技術(shù)

    物流自動化的進一步發(fā)展就使得整個食品加工與包裝生產(chǎn)線得到完善,一個完整的食品加工鏈就形成了。物流自動化技術(shù)最直接的體現(xiàn)就是使得人力得到節(jié)省,盡管中國的勞動力較為充足,但物流的發(fā)展是大勢所趨。

i.7自動識別技術(shù)

    自動識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等,通過電腦反饋到機械手調(diào)整動作幅度,保證不反彈;同時,保證各種不同的產(chǎn)品裝到同一盒中,其排列是有規(guī)律的。由于生產(chǎn)線傳遞的產(chǎn)品是無序的,則需要探頭掃描來確定不同形狀的物料位置,然后反饋給不同機械手,這樣它就會準(zhǔn)確無誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放入托盤中。廣東精威組合秤與琺瑪珈數(shù)粒機,在遠(yuǎn)程系統(tǒng)及視覺自動識別應(yīng)用方面,在國內(nèi)頗具代表性。

 

I.8安全檢測技術(shù)

    食品加工與包裝過程中的檢測技術(shù)不僅僅局限于生產(chǎn)線上雜質(zhì)的檢測,隨著食品檢驗受重視程度逐漸加大,自動化技術(shù)在檢測技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M一步擴大。

2自動化技術(shù)應(yīng)用

2.1開放而靈活的接口設(shè)計

    一個開放的系統(tǒng)才能連接到各個傳感器、儀器儀表、安全系統(tǒng),這不僅包括了設(shè)備的之間的互聯(lián),也包括了與上位的EIKP/MES,CIMS等系統(tǒng)的互聯(lián)能力,包括開放的接口如oPcServer,與數(shù)據(jù)庫的連接等。

2.2靈活的硬件設(shè)計

    首先要有完整的產(chǎn)品生產(chǎn)線來滿足各種控制系統(tǒng)的產(chǎn)品,如B&R的GMC就包含了針對同步伺服、異步伺服、直流、步進、液壓等的控制,同時也包含了機器人的支持能力。

2.3柔性的生產(chǎn)

    由于食品包裝對象的巨大變化能力,對于生產(chǎn)系統(tǒng)的柔提出了巨大的挑戰(zhàn),一方面,工藝要快速切換,另一方面,無需為一個新的生產(chǎn)設(shè)計新的機器,這就體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)范圍上,而生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性不

僅體現(xiàn)在生產(chǎn)工廠的組織、流程的優(yōu)化,在執(zhí)行面上,由自動化系統(tǒng)提供的則是快速的工藝切換,以及帶來的生產(chǎn)范圍的擴展。

2.4安全技術(shù)

    隨著終端用戶以及政府對于人身安全的重視,系統(tǒng)的安全陛必須得到重視。

3氣動技術(shù)應(yīng)用

    現(xiàn)在食品加工的大部分包裝工作,尤其是較復(fù)雜的包裝過程基本還是人工操作,從而極可能對被包裝產(chǎn)品造成污染,這種狀況極需得到改變。目前,國家加大力度實施食品質(zhì)量安全市場準(zhǔn)人制度,食品設(shè)備也正在逐步納入食品質(zhì)量安全準(zhǔn)人體系中,其中的基礎(chǔ)組成部分之一是氣動技術(shù)。氣動技術(shù),具有高速高效、清潔安全、低成本、易維護等優(yōu)點,在食品包裝及生產(chǎn)過程中也正在發(fā)揮越來越重要的作用,飲料和啤酒灌裝機、果凍充填包裝機、灌醬機、肉類包裝機等均有大量使用,可以縮短加工輔助時間,減輕工人勞動強度,充分發(fā)揮設(shè)備的高效性能。在食品生產(chǎn)中,不同的生產(chǎn)區(qū)對衛(wèi)生有不同要求,將食品加工機械的環(huán)境定義為3個工作區(qū),食品區(qū)、飛濺區(qū)和非食品區(qū);根據(jù)不同的區(qū)域,所需要使用的氣動技術(shù)及產(chǎn)品也不盡相同。在食品區(qū)和飛濺區(qū),氣動技術(shù)主要用于分配、裝瓶、成形、灌裝、配劑、密封等裝置中,由于氣動元件需要直接或間接與主要生產(chǎn)原料接觸,為了防止產(chǎn)生對最終產(chǎn)品產(chǎn)生污染的可能性,其材質(zhì)應(yīng)為無毒、無吸收眭、耐腐蝕的不銹鋼;如果使用鋁合金,則應(yīng)具有一定抗腐蝕能力、無毒性、無吸收性;元件內(nèi)部所使用的橡膠制品如密封件等應(yīng)符合相應(yīng)的衛(wèi)生要求,在工作環(huán)境中應(yīng)具有耐熱、耐酸堿、耐油的穩(wěn)定眭,可接受正常清洗和消毒,不溶解,無毒性、無吸收性,不得有影響產(chǎn)品的氣味;工作空氣過濾裝置應(yīng)保證不得使5ixm以上的塵埃通過;結(jié)構(gòu)及表面應(yīng)平滑、耐久、易于清潔并達到良好的洗凈效果。在這兩種環(huán)境中應(yīng)用的典型的氣動產(chǎn)品有不銹鋼氣缸、潔凈型氣缸、易清洗閥島、不銹鋼氣源處理元件等,而其中最具有代表意義的,是潔凈型氣缸。非食品區(qū),在這個區(qū)域,氣動技術(shù)主要用于封袋、包裝、貼標(biāo)、檢測、加蓋等裝置中,盡管這個區(qū)域的氣動元件不需要接觸生產(chǎn)原料,但通常仍然需要具有標(biāo)準(zhǔn)化、易清洗、智能環(huán)保、結(jié)構(gòu)緊湊等特點。

總結(jié)

    在食品加工技術(shù)水平不斷提升的推動下,食品包裝的自動化水平也呈現(xiàn)出高速提升的趨勢。如今,食品機械的研制與開發(fā)正在向功能多樣化、控制智能化、高速發(fā)展的方向前進,微電子、智能型、工業(yè)機器人、圖像傳感技術(shù)、電腦等的運用范圍也會變得愈來愈廣,而在食品機械上用到的氣動技術(shù)也勢必會朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。事實上,大部分氣動系統(tǒng)的故障均源于空氣處理系統(tǒng),但由于狀態(tài)的反饋與監(jiān)控的缺失使得傳統(tǒng)意義上的氣源處理存有大量不足,比方說調(diào)壓閥調(diào)壓不正常、過濾器濾芯堵塞等問題,這些問題的出現(xiàn)給整個氣動系統(tǒng)的正常周轉(zhuǎn)與運作帶來極大的問題。為此,智能化三聯(lián)件應(yīng)運而生,它能及時告知是否更換潤滑油、濾芯、記錄使用時間以及壓力狀態(tài),將維修、維護成本及故障發(fā)生幾率降至最低,增強設(shè)備與系統(tǒng)的生產(chǎn)能力與正常的運作時間。


 
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