自动化控制产品在食品包装机械行业的应用现状以及发展趋向

摘要：包装机械 的应用领域是食品行业，目前食品工业大约占我国包装机械市场领域的28％，到2020 年亚洲食品零售市场将占世界市场的41%，而中国将成为世界第二大食品市场。面对巨大的产业内需市场，如何通过应用自动化控制产品提高设备的生产率和市场竞争力是我们必须考虑的问题之一。

关键词：自动化控制产品；食品包装机械；应用现状

中图分类号：TS206.5

文献标识码：B

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   快速消费品（Fast Moving Consumer Goods），又称“快速消耗品”，意指销售速度快、价格相对较低的商品。尽管快速消费品的 利润相对较低，但因其销售量巨大，故商品的累积利润可以很高。食品饮料行业就是快速消费品行业的一个子行业。

   快速消费品不仅是一类消费品，更是是一种起源于发达的西方，一定会被 接受和享用的舒适方便快捷安全生活方式。快速消费品的特性决定了快速消费品必须大规模地进行工业化生产，必须保证均质、安全、卫生、低成本制造。我们知道工业革命把人类社会的生产方式由手工作坊推入了机器生产阶段，其影响涉及人类社会生活的各个方面，使人类社会发生了巨大的变革，对人类的现代化进程推动起到不可替代的作用。随着人类社会的进步，人们享受工业化带来价值的同时，迫切希望从繁重的、机械的甚至是危险的生产流水线上解放自己。自动化技术出现和自动化产品的应用正是满足人们渴望回归自然，享受生活的美好愿望的 方式。对于食品饮料这样的快速消费品，货品的品种繁多，出新迅速，品质也越来越高，不但要求卫生安全，还要求无菌无害。无菌冷灌装技术的出现，使大众消费者追求天然回归自然的消费时尚成为可能。为此，对于配置超净化间的食品生产流水线，可靠的自动化控制就尤为关键，因为任何的人工干预都会带来严重的微生物风险，因此，对于无菌化生产没有自动化的设备是非常困难甚至是无法实现的。因而，提高设备的自动化程度是提高设备生产率和提升产品质量所必须的。广东精威防尘防静电组合秤的推出，使粉尘类和经流动易产生静电的物料逐步告别了人工计量的模式。

1 自动化控制产品在食品包装机械行业的应用现状

   自动化控制产品目前已经广泛应用在包装机械行业，但目前在食品包装机械行业大多数的包

装设备的控制系统自动化水平还不是很高。就控制系统的水平而言，可以把国内设备制造商分为几类：

（a）简单的继电器回路，按钮控制，自动化水平低下。

（b）使用PLC 和HMI 简单替代继电器回路，自动化水平有所提高，但没有发挥自动化产品的优势。

（c）使用PLC 和HMI，远程I/O，驱动技术，总线技术，网络通讯技术，一定程度上发挥了自动化产品的优势，自动化水平相对较高，提高了单机的控制能力，提升了单机的效率。与国外制造商相比，我们受到标准规范、技术、成本等条件的限制，自动化产品应用还有不小的差距，自动化产品的使用效能也有不小的差距。

南京轻工业机械厂作为食品包装机械行业的主要设备供应商，一直在不断地跟踪自动化领域的先进技术，不断地把新技术应用在我们提供的设备上，使得产品的自动化程度不断提高，提升了设备的生产率，保护了客户的投资。南京轻工机械厂的发展的脚步，大致分几个阶段：

（a）自二十年前开始使用PLC 作为控制系统的中心开始，先后把远程I/O，变频/伺服技术，HMI技术应用到控制系统上。

（b）随着总线技术的成熟，在国内食品包装机械上率先使用了PROFIBUS -DP、CC -LINK 和DEVI-CENET 等总线技术，有效地简化了电气安装，缩短了设备的安装调试时间。

（c）驱动技术的进步。使用了变频电气同步的方式替代传统的机械传动，有效简化了机械结构，提高了传动精度，减少了故障和故障恢复时间。

（d）安全控制。率先部署了安全控制回路在控制系统中，配合完善的机械防护，为客户提供可以安全使用的设备。

（e）网络技术的发展使得工业以太网成为可能，把以太网通讯应用到控制系统中，为以后的SCADA系统做好了基础。

（f）PackML 技术的应用，使得自动化技术进一步的标准化，控制接口规范化。尽管单机设备的自动化程度已经比较高，设备的生产率相对比较高，但是要使得机器的效率进一步提高还必须有更多的自动化技术应用，正如，有了好汽车，有了好的高速公路，还必须部署先进的交通指挥系统才能发挥他们的作用。

2 自动化控制产品在食品包装机械行业应用的发展趋势

2.1 机器的检测系统完善，使得机器更智能化随着检测技术的提高和检测手段的增多，机器设备配置更多的检测机构，不但可以显示当前机器出现的故障，故障位置，还可以对可能发生的故障进行预测，评估各个易损坏部件的寿命，提前通知操作员进行检查和更换，避免发生故障。

2.2 网络技术，特别是以太网技术，增强了系统的实时性和兼容性工业以太网技术迅猛发展，为控制系统提供了更好的实时性和兼容性，使得我们的工业产品更接近IT。现场总线技术可以使控制系统的中心PLC 有更好的感知和控制机器。工业以太网技术不但可以在一定程度上取代现场总线技术，更可以使生产中心更快、更详细地了解PLC，更全面快速地了解机器的工作状态。

2.3 无线技术应用

工业化的蓝牙和WLAN 技术渐渐成熟，它们在不久的将来大面积应用在食品包装机械上是可以期待的事情。无线技术不但节省了大量的电缆，整洁了生产线现场，也为灵活配置控制系统提供了方便。

2.4 建立多机协调机制，实现控制的智能化，可以大幅度地提升生产线的生产率目前食品包装机械都是单机控制，每个单机只与其相邻的机器通过简单的信号交换，来保证本机器的运行。一旦生产线上其他机器故障或者生产条件变化，它只能通过逐级传递的信号得知发生的状况，从而造成不必要的停机。如果有了多机协调机制，每个机器都能很快地得知整个生产线发生的状况，根据这个情况采取措施，使得生产线更优化、更高效的运行。

2.5 远程监控和诊断系统，快速帮助客户确定和解决故障网络技术和检测技术都具备的机器上，实现远程监控和诊断是很容易的；借助现有的商用的网络，可以很轻松实现异地对生产线的监控、诊断和修改。制造商可以通过这个途径帮助客户迅速地解决故障，不但缩短了停机时间，还节省了大量时间、资源和金钱。对于集团客户，总部可以实时地了解各个生产企业的生产线运行情况，规划生产部署，快速地制定和实施新的生产计划，提高自己的产品在市场上的竞争力。

2.6 MES 系统接口建立，把生产线接入企业的MES 系统在生产过程中，借助实时 的信息报告生产活动。做出快速的响应以应对变化，减少无附加价值的生产活动，提高操作及流程的效率。

2.7 广泛地使用自动化控制产品，使用高效的执行机构，节能降耗，实现绿色制造能源的消耗和浪费是工业化生产不可避免的问题，通过使用高效的执行机构，比如高效电动机等装置，可以尽量地提高能源的使用效率，降低能源的消耗和浪费，尽量使用可降解的材料，从而实现绿色制造，保护环境，保护我们的地球。自 次工业革命以来，人类社会的物质生产在不断提升的强劲增长的消费需求推动下，得到巨大的进步和发展，直至上世纪美国福特汽车生产流水线的诞生，奠定了现代工业化大生产的 初模型。从新大陆开始出现的新鲜事物很快就遍及 ，由此带来生产力的解放发展，但同时生产流水线上的工人也沦为机械的附庸，当年卓别林的默片电影“摩登时代”对此我们都有深刻的印象。

   历史在前进，社会在进步。生产流水线由机械化-电气化-自动化，经过一个多世纪的技术进步，直到电子计算机的出现，如果说机器-工具是人类肢体的延伸，那么计算机就是人类大脑功能的扩展，工业技术的数字化之路势不可挡。随着自动化技术的进步，必定会给我们带来更多惊喜的产品，我们有理由相信更多的自动化产品和自动化技术应用在食品包装机械，我们必定可以制造出令人惊艳的设备。