食品包裝行業自動控製技術發展方向
科學理論
作者：張揚輝
摘 要：包裝機械廣泛應用於飲料、食品、化工等等行業。目前飲料化工等行業包裝機械自動化程度已較高，甚至幾家國內外知名公司可以提供整廠自動化解決方案，但是食品行業目前還難以擺脫對人工的需求，自動化也是集中於某些環節的單機產品，如何實現食品行業整線自動化值得我們大家一起思考、努力。
關鍵詞：自控技術；食品包裝機械；機器人；無人化工廠
自動控製技術是一門各行業廣泛應用的綜合性技術，集合了控製理論、係統工程、計算機技術、電力電子技術、電機傳動、以及氣動技術等等。隨著科技的日益進步，自控技術在食品包裝機械製造行業發揮著越來越重要的作用。而由於食品行業的獨特性，自動化設備以單機為主，例如多頭秤灌裝、枕式包裝機等。以枕式包裝機為例，上料目前也是人工為主，上料整線自動化設備大部分也是依靠國外進口。國內設備生產商由於技術、成本等原因在整個自動化裝備製造上和國外相比還有一些距離，從而導致食品廠實現自動化的成本過高，對人員的需求居高不下。
自動化設備從最早的按鈕繼電器控製到可編程控製器和人機界麵再到工業計算機、伺服驅動、機器人技術、總線技術、網絡技術、數據采集及圖像處理係統等集成在一起，整個控製係統已經發生了翻天覆地的變化。從生產到倉儲到物流到銷售最後售後追蹤，整套係統數據都可實行自動化管理。當前要做好食品包裝行業機械設備自動化，實現真正無人化需要發展以下幾個方麵：
1、工業PC的應用。當前計算機技術發展已進入成熟期，軟硬件都比較完善，工業計算機已經成為工業自動化應用中不可缺少的器件之一，它有計算機的特點，也有工業設備的實用性，會在未來的自動化進程中起到不可替代的作用。功能強大的工業計算機既可以當單機運動控製器又可以作為整線設備的大腦。而對於傳統的控製任務，基於PC的控製技術提供了良好的可升級性和靈活性，將在以後的工業應用中取代現有的PLC控製器和傳統的運動控製器。
2、運動控製係統的應用。包括利用伺服驅動及電機、直線電機等來做一些速度控製、位置控製、凸輪曲線運動、扭矩控製等等。閉環控製係統無論從精度或者速度上麵都可以完全超越以往的開環控製係統或者傳統PLC控製係統。伺服驅動技術也從早期發脈衝指令逐漸往集成高速總線方麵發展，好的伺服驅動既可以位置模式運行也可以速度模式運行，電流環、速度環、位置環參數可以在驅動上麵修改，也可以在運動控製器的軟件中來修改。伺服驅動的功能在逐漸簡單化，複雜的工作將慢慢向軟件程序上麵轉移，伺服參數保存到工業計算機的內存當中，伺服驅動器故障隻需更換硬件即可，使維護更加簡單，而且伺服故障率低一般可保持60000小時無故障。
3、基於以太網的高速總線應用。現有的運動控製總線有多種多樣，基於以太網技術的高速總線有奧地利B&R公司的POWERLINK，德國BECKHOFF的ETHERCAT，德國SIEMENS的PROFINET，以及其他一些公司運用的SERCOS Ⅲ等等。高速總線有以下幾個特點：1、直達IO（輸入輸出）的實時以太網；2、沒有網關延時；3、輸入輸出，傳感器，顯示單元等所有設備在同一個總線上；4、全雙工速度可達2X100M；5、對TCP/IP協議兼容等等。並且高速總線可以向下兼容現有的PLC或者是變頻器或者是傳感器等等，擁有很強的開放性。現在越來越多的控製器、驅動器等等都在慢慢向高速總線靠攏，這對於設備製造商來講是一個很好的事情，在選型、技術應用、成本方麵出現更廣闊的空間，可以選擇性價比比較高的硬件，並且從控製到驅動到電機等等都可以自由搭配，這給打破壟斷，最優化選型提供了最堅實的基礎。