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包装自动化应用

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机械技术

包装自动化应用

简介

  现代包装技术日益向着高度机械化和自动化的方向发展,各类物品的包装作业,大多采用自动包装机械或自动包装生产线完成,其作业过程离不开自动控制装置和自动控制技术。

工作原理

  自动包装设备是自动机械的一种,其结构组成与其他自动机械一样,由原动机、传动机构、工作机构和控制装置四大部分组成。区别于其他自动机械的基本部分是自动包装设备的工作机构,它借助于控制装置,自动完成包装生产过程的各种作业。如被包装物料的进给、分拣、计量、装填,包装材料和容器的传送、定向排列、定位、分离及成形制袋,包装材料的粘合干燥、整形、封切、转位传送、排出包装成品,以及在包装作业过程中进行重量、位移或位置、数量、温度、压力、速度等物理参数检测、包装成品质量检测、剔除废品以及系统的故障报警等一系列工艺操作和辅助操作。由于包装品的种类繁多,自动包装设备的功能各种各样,实现其功能的设备、工艺操作的繁简程度也千差万别。

主要参数

  自动控制系统可以从不同的角度进行分类。

  (一).按输入量变化规律分类

  1.恒值控制系统

  所谓恒值就是恒定给定值的简称。系统的给定值不变,并且要求系统的输出量相应地保持恒定。包装过程中有些参数要求保持在一个正常标准值上不变,这个正常标准值就是给定值。如温度控制、物料的重量控制、流量控制等就是这样的系统。

  2.程序控制系统

  系统的给定值是一个事先确定的时间函数,按一定规律变化,系统的任务是使被控制量以一定的精度按给定规律变化。一个典型的例子是程序控制机床的控制系统。

  3.随动控制系统

  随动控制系统也称跟踪控制系统。这类系统的特点是给定值在不断变化,且变化规律是未知的。控制系统的目的是使被控参数快速地、准确地跟随给定值变化。随动控制系统在包装过程中应用也很多,如物料自动称重系统即可看成是一个随动控制系统,指示器显示值严格地、及时地跟随输入(物料的重量变化而变化)。

  (二)按有无反馈环节分类

  1.开环控制系统

  如果系统的输出端与输入端之间没有反馈回路,输出量对系统的控制作用无影响,这样的系统称为开环控制系统。的电机调速系统即为开环控制系统。当给定电压改变时,电机转速也跟着改变,而转速的变化对控制不起作用。这种系统经受不住负载转矩变化对转速的影响。开环系统结构简单,不存在稳定性的问题。但受干扰影响较大,控制精度取决于各环节的精度和干扰的大小,通常较低。由于步进电机采用脉冲电流驱动,且在一定频率范围内不会出现丢步现象,故采用步进电机驱动的包装设备,大多采用开环控制。

  2.闭环控制系统

  系统的输出端与输入端之间存在反馈回路,输出量对控制作用有直接影响,这样的控制系统称为闭环控制系统。闭环的作用就是应用反馈来减小偏差,通常闭环系统控制精度高。但闭环系统比开环系统复杂,而且存在着稳定性问题,即系统输出量远离恒定的给定值或不能跟随输入量的变化,使系统处于不稳定的状态。因此设计闭环系统时要根据具体要求进行选择。闭环控制系统在包装过程中得到广泛的应用。

  (三)按系统的反应特性分类

  1.连续控制系统

  系统中的参数变化都是连续的,即系统的信号传递和被控制对象的反应是不间断的连续量或模拟量。前面提到的温度控制、电机调速系统都属于连续控制系统。按系统的输出量与输入量间的关系,这类系统又可分为:

  (1)线性控制系统系统由线性元件组成,各个环节都可以用线性微分方程来描述,满足叠加原理,即几个扰动或控制作用同时作用于系统时,其总效果等于各单个作用引起的效果之和。

  (2)非线性控制系统系统中某些环节具有非线性性质,如出现饱和、死区、摩擦等。这样的系统往往要采用非线性微分方程来描述,不满足叠加原理。

  2.断续控制系统

  断续控制系统也称离散控制系统,系统内部信号是断续量,其中又可分为:

  (1)采样控制系统其特点是将被控制的连续模拟量通过采样装置以一定的频率采样,转换成数字量送入计算机或数控装置,经数据处理或运算后,输出控制指令,通过数模转换成模拟量去控制被控制对象。采样频率往往远高于对象的变化频率。

  (2)开关控制系统由开关元件组成的断续工作的控制系统。由于开关元件只有“接通”与“断开”两种截然不同的状态,不能连续反映控制信号的变化,因此系统所能实现的控制必然是断续的。常见的继电器接触器控制系统,可编程序控制器系统等都属于开关控制系统。同样开关控制系统有开环、闭环两种。开环的开关量控制理论基础是逻辑代数。

  (四)按生产工艺参数分类

  按被控工艺参数,可分为温度控制系统、位置控制系统、流量控制系统、速度控制系统等。


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