自动化，包装机械发展的必然趋势

文/宋慧欣

据相关调查，全球的包装机械需求每年以5.3%的速度在增长，随着需求量的不断提升，国际包装机械市场这块蛋糕的哄抢也愈加剧烈。国外包装机械行业充分利用科技和市场经济的发展，根据现代化商品包装多样性的需求，发展多品种、小批量的通用包装技术及设备，同时不断应用先进技术，发展和开发应用高新技术的现代化专用型包装机械。就目前看来，国外包装机械的总体趋势是“三高”——高速、高效、高质量。发展重点趋向于能耗低、自重轻、结构紧凑、占地空间小、效率高、外观造型适应环境和操作人员心理需求、环保需求等。

而我国包装机械始于20世纪70年代，相较于那时国外包装工业的蓬勃发展，我国起步较晚。经过近30年的发展，特别是改革开放之后，包装机械已经成为机械工业中十大行业之一，为我国包装工业快速发展提供了有效地保障。预计到“十二五”规划末期，国内包装工业产值有望达到6000亿元。但是有专家预计，未来我国包装工业长期存在的产能过剩、过度依赖能源资源消耗、自主创新能力弱、企业竞争能力不强、产业规模与经济效益不相称等结构性和素质性缺陷将凸显出来。延伸包装工业产业链，做深做大包装工业，优化产业结构，增强自主创新能力，将是未来包装工业的发展趋势。包装机械设备的市场需求量的提高在很大程度上激励着行业的技术升级。全新的、具有智能化、自动化功能的包装机型将逐步替代传统成为未来的主流。

应用于包装机械的自动化技术

包装机械上使用的自动化产品主要有控制系统（嵌入式产品、PLC、IPC、现场总线）、传动系统（变频器、直流减速）、运动控制（伺机、步进电机、运动控制器）、人机界面（文本显示器、触摸屏、平板电脑）、传感器以及机器视觉等技术。

(1) 传动系统。传动产品在包装机械上的使用主要是为了调整主工艺速度和控制电机在生产过程速度的周期性变化。在现代包装机械自动化中，变频器充当了极为重要的角色，它是计算机技术、现代控制技术和网络技术的有机结合，具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、功率因数高、操作方便、节能效果显著等一系列的优点。由于变频器具有上述优点，因而在大型包装机和包装生产线上得到了广泛地应用。

（2）人机界面。包装机械的HMI以文本显示器为主，通常与PLC或者单片机配合使用，用以设定生产工艺参数，监控设备运行状态，记录设备生产历史。少数高端机械使用了触摸屏。

（3）运动控制。运动控制产品在包装机上的应用主要是实现精确的位置控制和严格的速度同步，主要通过伺服电机来实现，伺服电机具有自动调整、响应速度快、低振动等优点，故广泛应用于装卸、输送、打标、码垛、卸垛等工序。

（4）控制系统。PLC控制系统具有可靠性高、程序设计方便灵活、抗干扰能力强、运行稳定等优点，包装机械的大部分控制系统选择使用了PLC控制系统。调查显示PLC系统在5年以内将是包装机械的主流控制系统。

（5）传感器技术。要实现包装机械设备的自动化，在设备上安装传感器是必不可少的． 如在食品饮料存储罐的监控、灌装封装、混合及加工、冷却及加温、清洁、包装等工序中都要用到传感器．在包装机械上可应用的传感器有电感传感器、压力传感器、光电传感器、电容传感器等。

（6）现场总线等网络通讯技术。在食品包装机械上使用PROFIBUS-DP、CC-Link和DeviceNet等现场总线技术、远程I /O 技术和网络通讯技术可发挥了自动化产品的优势，为整个生产线的无人化操作以及为设备的传动、检测等工序的无缝衔接提供便利。

包装机械的自动化需求

提高包装机械的自动化程度，已成为全球包装企业对机械设备的共同需求。提升包装机械的自动化程度的作用主要体现在五个方面：

（1）可提高生产效率，高速食品包装机械要求与前道工序要有相关衔接（包括控制衔接），不需搬运环节，整个生产线按生产及包装工序排列要做到倒序启动、顺序停机。

（2）具有自动功能，可适应产品的更新变化，设计具有好的柔性和灵活性。因为产品的生命周期远短于设备的使用寿命，所以设备的灵活多变只需要变更产品及包装而不至于更换昂贵的包装生产线。

（3）设备故障预诊断、预维护。为了提高包装机械的自动化程度，保证设备的利用率和生产率，有必要建立包装机械的故障诊断和监控系统。在广泛收集设备在工作过程中发生的故障现象、故障原因和故障位置的基础上，建立设备的故障诊断专家系统。利用多传感器信息融合的监控系统，对设备进行实时监控。发现问题时，可利用设备故障诊断专家系统，快速帮助用户确定和解决故障。

（4）绿色环保，减少环境污染。在食品加工过程中的自动化作业中，减少噪声、风尘等污染，并尽量减少废弃物显得尤为重要。没有废弃物、没有污染以及绿色包装的价值，大大超过食品加工方面的价值。

（5）实现安全检测。由机械来完成配料的精准，不论是操作设备，还是其它都要达到配料的高精准度，还要能够追溯配料品种、操作人、设备编号、生产时间等信息，这些都要通过温湿度或称重传感器来实现产品的安全检测。

（6）满足全厂智能化的需求。智能工厂已成为制造业未来发展趋势，对于包装机械来说，具有智能化的控制模块以及网络接口也将成为未来的普遍需求。企业利用网络技术也很容易实现远程监控和设备故障诊断、自动排除，减少人工参与，保证包装机械生产的产品在生产中没有人为接触和污染，产品质量均匀统一，安全卫生。 同时借助现有的商用网络，设备制造商可以很轻松实现异地对生产线的监控、诊断和修改，提高自己的产品在市场上的竞争力。

包装机械行业属于现代工业的配套行业，涉及到国民经济的很多领域，特别对食品行业和饮料行业影响比较大。正处于产业结构调整中的中国经济，要想让自己的产品提高产品附加值，提高产品的国际市场竞争力，必须努力发展科技，提高产品质量，同时努力发展包装机械行业，改变目前包装机械落后的局面。在我国加入WTO后，这对包装机械行业产品的出口提供了机遇，但也是对我国包装机械行业的严峻挑战，要想缩小我国与欧美国家之间的差距，就必须将自动化技术引入到包装机械，实现高速、优质、低耗和安全生产，推动中国的包装机械行业走上健康发展的自动化道路，从而为我国从制造大国向制造强国的转变做出贡献。