永宏PLC在包装机设备行业的应用

1 引言

我国的包装机械产品由于品种少、技术水平低、产品可靠性差等原因，面临着激烈的国际竞争。特别是我国近5年来，加快发展农产品深加工，建设节约型社会，发展循环经济和加大技术创新力度，造成新一轮技术引进高潮。

  如今，包装机发展的高端形式就是自动包装机的使用，不仅让包装机实现了完全的自动化，而且精准的包装方式让成本降到最低，提高了效率又降低了消耗，是一举两得的事情。

  当然现在一般形式的包装机仍然在很多企业中得到使用，他们也可以完成相应的包装任务，而且价格要有优势，这似乎有人要说，那么还来发展自动包装机的用意何在呢，其实是他们忽略了一个重要的企业发展问题，我们清楚的知道，市场是瞬息万变的，虽然包装机行业不像电子科技行业那么快的发展更新换代速度，但是处在这样一个大的经济形势下，自动包装机的使用很大程度上也成了一个企业发展速度和力度的衡量标准。自动包装机图片参见图1所示。

图1 自动包装机

2 系统设计方案

2.1 方案背景

随着工业革命的开始，机械生产逐渐取代了传统的手工生产模式。近几十年来，人们对产品的包装意识越来越高，包装行业也得到了十分迅速的发展，例如给袋式包装机它就很大一部分代替了手工包装，为大型企业、中小规模企业实现了包装自动化，操作人员只要一次性将几百个袋子放在设备的取袋部，设备机械抓会自动的取袋、列印日期、开袋、给计量装置信号计量并落料、封口、输出。客户亦可依据产品包装需求增设开门急停、自动投卡、异常排出等细节功能，包装全过程无需人工作业，有效的为企业提高了生产效率，节约了人工费用及管理费用，大幅降低了成本。 

  其适用范围极广泛，可用于纸塑复合、塑塑复合、铝塑复合、PE复合等，包材损耗低，使用的是预制好的包装袋，包装袋图案完美，封口品质好，从而提高了产品档次；还可以一机多用，只需根据不同的物料配套不同的计量装置能实现颗粒、粉末、块状、液体、软罐头、玩具、五金件等产品的全自动包装。

2.2 方案对比

参见表1所示，纸箱印刷机机目前市场上使用的控制系统方案为PLC+HMI+步进驱动系统或者单片机+文本+变频电机；其中PLC使用最多的品牌是台达、丰炜和松下；HMI使用最多的品牌是昆仑通态和显控。而永宏PLC系统相对于其他品牌最大的优势就是系统整体性，以及相对于市场上上其它品牌更高的性价比。

 表1 解决方案对比

2.3机械结构原理图

本案进行包装的袋的形态呈枕状，通常称作枕式包装。枕式包装机大致分为枕式与纵式型。包装工序水平进行，因此称作枕式包装机。主要使用于固形物的个装及多个物品等的包装。另一方面，包装工程从上向下进行的装置则称作纵式包装机。纵式包装机使用于年糕、糖果、液体、粉袋、流体等的包装。在市场上可以见到各种包装商品，包装形态多种多样。众多枕式包装品是由枕式包装机包装的商品。枕式包装机于1930 年代在美国得到开发，在日本国内真正开始生产已有46年的历史，这些包装机投入到了各种市场，得到了广泛利用。

2.4 枕式包装机工艺流程

枕式包装机工艺流程与工艺解析分别参见图2、图3所示。

图2 枕式包装机工艺流程

图3 枕式包装机工艺解析

3 系统硬件设计

枕式包装机工艺方案架构参见图4所示。

图4 枕式包装机工艺方案架构

3.1 硬件配置

设备系统采用台湾永宏FBs-PLC作为控制核心，配合伺服系统进行快速定位给料，同时设备采用自动称量，使用永宏称重模块结合称重传感器以及变频电机，实现快速称重；控制方面采用旋钮结合触摸屏进行控制

硬件配置：设备的核心为永宏FBs-40MAT主机，FBs-1LC称重模块（配合称重传感器），FBs-6TC温度模块，A3伺服系统两套台（0.4KW和0.75KW）。另有，10寸Unicon触摸屏1块，匹配气动控制。硬件配置参见表2所示。

表2 永红自动化平台硬件配置参

该主机配有24点输入和16点输出，带有3路高速脉冲，同时良好的扩展功能，方便日后设备功能的添加；对于上料位置采用称重传感器结合永宏称重模块实现快速的计量控制；与后面流程的动作信号相结合，实现整体的自动化结合。自动化实现架构参见图5所示。

图5 自动化实现架构参

4 系统软件设计

4.1 定位送料、裁断部

对于永宏NC定位部分简便度的体现。设备需要不间断快速送料、裁断，使用的是两台A3系列伺服进行协同工作，而且对于不同设备的精度要求不同，永宏FBs-PLC最快可以达到920K，实现更多细分的定位控制，提高设备档次；而且根据设备的差速定位控制要求，内部简易的NC定位编写方式，大大方便客户的使用与设备工艺的修改；并且结合永宏A3系列伺服系统，实现对送料、裁断的精准控制；同时简便易用的伺服参数表格，快速的对伺服特性进行调试修改。定位送料、裁断部软件界面设计分别参见图6、图7所示。

图6 定位送料、裁断部软件界面

图7 定位送料、裁断部软件界面

4.2 切刀温度控制

设备在运行期间需要先对封口板，以及切刀进行加热，同时需要在运行过程中保持温度的稳定性，市面上大多数设备均是采用温控仪结合温度传感器进行温度的控制，但是集成性比较低，而永宏的温度模块结合内部PID控制实现对温度的精准控制；而且方便易用的温度采样设置表格，结合触摸屏实现直观与档次的提高；而且最大支持32路温度控制，足够后期设备的再开发。切刀温度控制软件界面设计参见图8所示。

图8 切刀温度控制软件界面

4.3 称重控制单元

此套设备由于是一套多样性使用的设备，不仅可以包装当个性质的个体，同时还可以进行称重定量包装，因此称重部分就是必不可少的部分，而现在好多场合还在使用称重仪表等，而永宏称重模块将其直接与PLC进行连接，实现系统的整体性；操作简便。称重控制单元软件界面设计参见图9所示。

图9 称重控制单元软件界面

4.4 色标光电检测信号处理

设备由于使用场合不同，现场条件的恶劣程度也大不一样，对于一些比较差的场合进行使用，就难免会出现干扰问题，因此对于色标检测这个至关重要的信号，就必须结合现场进行信号处理，做滤波处理，来减少外界的干扰问题造成的设备异动出现的可能性。色标光电检测信号处理软件界面设计参见图10所示。

图10 色标光电检测信号处理软件界面

5 包装机产业分析

5.1 生产地域分布

卧式包装机械制造商在分布主要集中在沿海地区，相对于最近几年国内的混乱，大多数厂家更偏向于做外贸经济，而对于分布上主要集中在长三角、珠三角以及京津等地，如图11所示。

                          图11 包装机制造商地域分布

5.2 使用行业分布

对于行业分布上来说，由于现在物品运输的普遍性，纸箱包装作为最主要的一种包装方式，几乎应用在每一个行业，诸如食品、药品、电子等等，市场相当普遍，参见图12所示。

图12 包装机使用行业分布

5.3 行业发展趋势

自动包装机拥有高的包装速度，精准的包装精度，低能耗，既保证了充足的生产量，又可以给企业节省成本，而且还可以满足各种需求的包装，这就提升了企业发展的速度。而自动化也是今后生产行业的发展趋势，趋势所在，只有更好的去适应和改变，才可以占领有利的市场商机，为企业未来发展赢得机遇。所以自动包装机如今已经成了包装行业的趋势，也将会成为很多生产企业的必需品。

  包装机械设备市场需求量的提高，在很大程度上激励了行业的技术升级。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。这是包装机械企业获得可持续发展的有效途径，也是其进行技术改革的终极目标。

  总的来说，那些精良制作、高度自动化、能耗低的自动包装机更是为生产单位创造了更多的价值，节省了更多的时间，一度受到广大客户的深深喜爱，作为这些自动包装机的生产企业，也仍然感受到新型自动包装机带来的震撼，将会更长久的延续下去，自动包装机的发展也必然会迎来了新的机遇。

随着人们的生活水平逐渐提高，加大了对商品的需求量，过去的商品包装形式已经不能满足现时代的需求了。国内科学技术等方面的落实，现在全球之产业都构造出了新的绿色形式，各个行业的绿色环保战略将是一个全新趋向。如今的真空包装机在国民经济中有着不可或缺的重要性，为了能够更接近我们的生活，使其能够向着环保、低碳等方向展开。

   虽然说我国的包装行业起步晚，但十余年的坚持不懈并没有白费，积极吸收先进技术纳为己用并广泛的投入到各个行业的生产工作中去，以此来取得长远发展。在现在的社会上生活，没有包装是不可能的，很多领域的发展必须要做到包装机械设备的。包装机械的拥有不仅能提升生产效率，还能扩大市场范围增收经济效益，还有就是现代化的生产一般都是大批量的进行，产品生产量与工艺上满足不了市场的需求，若是有包装机械的不是可以很快的完成嘛。

     时代的不断发展让技术得以完美提升，如今包装机械在技术上的发达让众多产品可以更加完美，自动化等技术使其在操作上更加顺心便手，一系列新技术得以很好运用，由此可说企业能够根据自身能力与实力来衡量所选择的自动化程度产品的高低。产品种类的发展上很多领域都是单一的，性能发挥到最好是有质量与效率的保证的，很多产品是需要包装机械设备才能有多方面的生产。

     无论是产品质量亦或者是生产效率等，基点都是从减少误差与减少劳动力等方面出发的，包装机械在其过程中所表现出的作用十分显著，特别是在食品、电子等竞争性较大的行业来说，无比的重要。技术提升的最终目的是将各个行业与包装机械一并行走。

6 结束语

本案通过现场调试，卧式包装机系统运行稳定，此套设备几乎涵盖了市面上一般卧式包装机能包括的大部分功能；同时，由于系统的集成性，大大提高的系统的稳定性，使客户在使用过程中调试更快速直接；再有由于整套是永宏系列产品，这样客户对于设备的电气部分后期维护等工作也更方便，而且永宏丰富的扩展模块大大提高了系统的集成性，全部通过触摸屏系统进行参数设置，更直观大方。永宏PLC在此套系统中的可靠性，通讯快速性也得到了再次验证。