传统的包装机械自动化技术只在全机械式设备配备一台可编程序逻辑控制器PLC,用于控制 逻辑功能和驱动器的机械动力轴。这第一代自动 化设备的灵活性，稳定性并不高。由于食品生命 周期短，产品多样化，因此对设备灵活性，稳定 性有更高的要求。在后来开发的第二代自动化设 备功能从机械动力轴转移到电子驱动系统，逻辑 功能仍然由PLC系统控制，与第一代自动化设备 相比，有一定的进步。今天的第三代自动化设备 则完全电子化，其中控制与驱动技术是包装机械 结构领域中的关键技术。自动化包装机械集机、 电、光、声、磁、化、生、美为一体的高技术、 高智能的产品。包装机械上使用的自动化产品主 要有控制系统、传动控制、运动控制、机器视 觉，人机界面和传感器等几类。具体包括：控制 系统（嵌入式产品、PLC、IPC、现场总线）、传动 控制（变频器，直流调速）、运动控制（伺服、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），电器元件及传感器（温度传感 器、压力传感器，光电开关、行程开关，RFID 等）以及机器视觉（远程监控、工业相机）。

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，便禾U性与灵活性更加明显；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。现场总线技术在国内的大型食品加工 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

在食品加工与包装机械行业中，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

传动产品在包装机械上的使用，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。但对于大多数包装机械而言，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

包装机械的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。

1.7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。

1.8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，自可化技术在检测技术应用领域 将进一步扩大。

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2自动化技术应用

2.1开放而灵活的接口设计

—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ERP/MES.CIMS等系统 的互联能力，包括开放的接口如OPC Server,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和CNC库的支持能力。

2.3柔性的生产

由于包装对象的巨大变化能力，对于生产系 统的柔性提出了巨大的挑战，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，系统的安全性必须得到重视。

3气动技术应用

现在国内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 准入制度，食品包装设备也正在逐步纳入食品质 量安全准入体系中，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、无吸收性、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、耐油的稳定性，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5em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。由于现在钓食品包装设备要求在有 限的空间内实现更多的功能，因此对于气动元件 的尺寸也要求越来越紧凑、集成、模块化；此 外，先进的食品包装设备普遍采用由过滤器、减 压阀和不供油润滑的阀、气缸等组成的无给油润 滑气动系统，这种系统在元件需要润滑处预先封 入润滑脂，无需油雾器，可长时间工作而不需补 充润滑脂，可降低油耗、改善环境、成本低、维 修方便、性能稳定。

随着食品加工技术水平的提高，食品包装的 自动化水平也在不断提咼，目前，食品包装机械 的研发正朝着高速、多功能化及控制智能化的方 向发展，工业机器人、微电子、电脑、智能型和 图像传感技术等将会得到越来越广泛应用，而应 用于食品包装机械的气动技术的智能化、网络化 也就将成为必然。智能化气缸是气缸智能化的集 大成者，大多数气动系统的故障因空气处理系统 而起，而传统的气源处理存在一些缺陷，主要是 缺乏状态的监控和反馈，例如过滤器滤芯阻塞、 调压阀调压不正常等问题常常出现，影响整个气 动系统的正常运行；而智能化三联件则有效地解 决了这一难题可告知何时需要更换滤芯、润滑 油，压力状态是否正常、记录使用时间，从而使 故障率达到最低、减少维护维修成本，提高系统 及设备的正常运行时间和生产能力。

食品行业与饮料行业，更是依赖于包装行业 的技术进步和配套服务,因此，我们不能忽视包 装机械落后的现状，努力积极推动包装业走上快 速健康发展的自动化道路。

 

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