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自动化技术在食品包装机械中的应用

时间:2019-1-5 11:12:00   来源:原创   添加人:广东精威智能机器有限公司


 众所周知,传统的食品机械自动化技术仅仅是将一台可编程序逻辑控制器PLC配备于全机械式设备上而已,其主要用在对驱动器的机械动力轴与逻辑功能的控制上,但是该设备的稳定性和灵活性欠佳。而由于产品品种多样、食品生命周期短,因此食品包装机械设备需具备很强的稳定性与灵活性。随后开发出来的第二代自动化设备的功能自机械动力轴转至电子驱动系统,采用PLC系统控制逻辑功能。相较于第一代自动化设备,第二代自动化设备明显更先进些,而如今的第三代自动化设备则采用全电子化技术,在这当中最为关键的技术就是控制与驱动技术。自动化食品机械融合了声、生、机、磁、美、电、化、光于一身,是高智能、高技术的产品。运用于食品机械上的自动化产品主要涵盖了传动控制、机器视觉、人机界面、控制系统、运动控制、传感器等几大类别。


1自动化技术


1.1现场总线技术


    运用现场总线技术首先“解放”了大部分的硬件,使得繁琐的安装环节得到简化。在生产应用的实际过程中,便利性与灵活1生更加明显;可以将现场总线技术与ERP系统集成,这样管理层就可以通过ERP系统十分便利地调取、分析运行数据,了解生产的实际和即时情况,监测车间的运行情况。现场总线技术在大型食品加工企业应用较为普遍,这为整个生产线的无人化操作以及传动、检测等工序的无缝衔接提供了便利。


1.2传感器技术


    在食品加工与食品机械行业中,传感器的应用场合繁多,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、包装等工序都要用到传感器。


1.3传动控制技术


    传动产品在食品机械上的使用,主要是为了调整工艺速度和控制电机在生产过程速度的周期性变化。但对于大多数食品机械而言,变频器并非必选的电气产品。变频器在本行业的使用率较低,在大型标准规格的包装生产线上有较大的发展空间。


1.4运动控制技术


    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,用于装卸,输送,打标,码垛,卸垛等工序。


1.5人机界面技术


    食品机械的HMI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,记录设备生产的数据。少数高端机械使用了触摸屏。


1.6物流自动化技术


    物流自动化的进一步发展就使得整个食品加工与包装生产线得到完善,一个完整的食品加工链就形成了。物流自动化技术最直接的体现就是使得人力得到节省,尽管中国的劳动力较为充足,但物流的发展是大势所趋。


i.7自动识别技术


    自动识别包装材料的厚度、硬度、反弹力等,通过电脑反馈到机械手调整动作幅度,保证不反弹;同时,保证各种不同的产品装到同一盒中,其排列是有规律的。由于生产线传递的产品是无序的,则需要探头扫描来确定不同形状的物料位置,然后反馈给不同机械手,这样它就会准确无误地将物品按准确的位置及方向放入托盘中。广东精威组合秤与珐玛珈数粒机,在远程系统及视觉自动识别应用方面,在国内颇具代表性。


 


I.8安全检测技术


    食品加工与包装过程中的检测技术不仅仅局限于生产线上杂质的检测,随着食品检验受重视程度逐渐加大,自动化技术在检测技术应用领域将进一步扩大。


2自动化技术应用


2.1开放而灵活的接口设计


    一个开放的系统才能连接到各个传感器、仪器仪表、安全系统,这不仅包括了设备的之间的互联,也包括了与上位的EIKP/MES,CIMS等系统的互联能力,包括开放的接口如oPcServer,与数据库的连接等。


2.2灵活的硬件设计


    首先要有完整的产品生产线来满足各种控制系统的产品,如B&R的GMC就包含了针对同步伺服、异步伺服、直流、步进、液压等的控制,同时也包含了机器人的支持能力。


2.3柔性的生产


    由于食品包装对象的巨大变化能力,对于生产系统的柔提出了巨大的挑战,一方面,工艺要快速切换,另一方面,无需为一个新的生产设计新的机器,这就体现在生产系统的适应范围上,而生产系统的柔性不


仅体现在生产工厂的组织、流程的优化,在执行面上,由自动化系统提供的则是快速的工艺切换,以及带来的生产范围的扩展。


2.4安全技术


    随着终端用户以及政府对于人身安全的重视,系统的安全陛必须得到重视。


3气动技术应用


    现在食品加工的大部分包装工作,尤其是较复杂的包装过程基本还是人工操作,从而极可能对被包装产品造成污染,这种状况极需得到改变。目前,国家加大力度实施食品质量安全市场准人制度,食品设备也正在逐步纳入食品质量安全准人体系中,其中的基础组成部分之一是气动技术。气动技术,具有高速高效、清洁安全、低成本、易维护等优点,在食品包装及生产过程中也正在发挥越来越重要的作用,饮料和啤酒灌装机、果冻充填包装机、灌酱机、肉类包装机等均有大量使用,可以缩短加工辅助时间,减轻工人劳动强度,充分发挥设备的高效性能。在食品生产中,不同的生产区对卫生有不同要求,将食品加工机械的环境定义为3个工作区,食品区、飞溅区和非食品区;根据不同的区域,所需要使用的气动技术及产品也不尽相同。在食品区和飞溅区,气动技术主要用于分配、装瓶、成形、灌装、配剂、密封等装置中,由于气动元件需要直接或间接与主要生产原料接触,为了防止产生对最终产品产生污染的可能性,其材质应为无毒、无吸收眭、耐腐蚀的不锈钢;如果使用铝合金,则应具有一定抗腐蚀能力、无毒性、无吸收性;元件内部所使用的橡胶制品如密封件等应符合相应的卫生要求,在工作环境中应具有耐热、耐酸碱、耐油的稳定眭,可接受正常清洗和消毒,不溶解,无毒性、无吸收性,不得有影响产品的气味;工作空气过滤装置应保证不得使5ixm以上的尘埃通过;结构及表面应平滑、耐久、易于清洁并达到良好的洗净效果。在这两种环境中应用的典型的气动产品有不锈钢气缸、洁净型气缸、易清洗阀岛、不锈钢气源处理元件等,而其中最具有代表意义的,是洁净型气缸。非食品区,在这个区域,气动技术主要用于封袋、包装、贴标、检测、加盖等装置中,尽管这个区域的气动元件不需要接触生产原料,但通常仍然需要具有标准化、易清洗、智能环保、结构紧凑等特点。


总结


    在食品加工技术水平不断提升的推动下,食品包装的自动化水平也呈现出高速提升的趋势。如今,食品机械的研制与开发正在向功能多样化、控制智能化、高速发展的方向前进,微电子、智能型、工业机器人、图像传感技术、电脑等的运用范围也会变得愈来愈广,而在食品机械上用到的气动技术也势必会朝着网络化、智能化的方向发展。事实上,大部分气动系统的故障均源于空气处理系统,但由于状态的反馈与监控的缺失使得传统意义上的气源处理存有大量不足,比方说调压阀调压不正常、过滤器滤芯堵塞