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飲料包裝行業(yè)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的需求

2014-12-09 11:47 來(lái)源：中國(guó)包裝機(jī)械網(wǎng) 責(zé)編：顧穎瑩

摘要：: 據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)飲料的年產(chǎn)量基本呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，保持在兩位數(shù)的百分比增長(zhǎng)率，約10％——20％，平均每年的總產(chǎn)量已接近3000萬(wàn)噸，是食品工業(yè)中發(fā)展速度最快的行業(yè)之一。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，產(chǎn)品逐漸細(xì)化和細(xì)分，飲料包裝行業(yè)對(duì)包裝設(shè)備提出了更高的要求。

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【CPP114】訊：據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)飲料的年產(chǎn)量基本呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，保持在兩位數(shù)的百分比增長(zhǎng)率，約10％——20％，平均每年的總產(chǎn)量已接近3000萬(wàn)噸，是食品工業(yè)中發(fā)展速度最快的行業(yè)之一。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，產(chǎn)品逐漸細(xì)化和細(xì)分，飲料包裝行業(yè)對(duì)包裝設(shè)備提出了更高的要求。

1.聯(lián)線生產(chǎn)的需求

聯(lián)線生產(chǎn)是將原來(lái)的各個(gè)分立的單元進(jìn)行組合為一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程，取消了物料在生產(chǎn)過(guò)程中的搬運(yùn)、在線儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)，降低在線物流和取消中間物流環(huán)節(jié)從而大大提高效率。

在2010年的Chinabrew上KRONES-這一全球最知名的灌裝線整體方案提供商展出了他們的一體化機(jī)器，將吹瓶、清洗、在線檢測(cè)、灌裝、壓蓋、貼標(biāo)、熱膜包裝、堆垛、裝箱整個(gè)構(gòu)成一條生產(chǎn)線，這樣，飲料制造商就可以在最為高速的情況下生產(chǎn)，因?yàn)槿∠苏麄€(gè)生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)的周轉(zhuǎn)時(shí)間，使得整廠效率大幅度提升。另外，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在嚴(yán)格的管理系統(tǒng)監(jiān)控之下，數(shù)據(jù)可以被集成在一個(gè)大的整廠架構(gòu)下，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的品質(zhì)數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和進(jìn)行工藝改善和質(zhì)量追溯，這一切都能使得整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)效率得到大幅度的提升。

而在瓦楞紙展上我們也看到國(guó)內(nèi)的制造商開(kāi)發(fā)出從瓦楞紙板的開(kāi)槽印刷、模切、糊盒、碼垛一體化的機(jī)器，這些都將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程效率得到大幅度的提升，包括預(yù)印的柔版技術(shù)，也能將面紙與瓦楞線進(jìn)行集成，使得，瓦楞紙板直接就可以進(jìn)行裁切使用，而無(wú)需經(jīng)后道的印刷即可，不僅提高了效率，而且也提高了品質(zhì)，因?yàn)轭A(yù)印技術(shù)能夠更好的保持瓦楞面的強(qiáng)度。

聯(lián)線生產(chǎn)對(duì)于自動(dòng)化的要求在以下幾個(gè)方面：

1）.開(kāi)放而靈活的接口設(shè)計(jì)：一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)才能連接到各個(gè)傳感器、儀器儀表、安全系統(tǒng)、這不僅包括了設(shè)備的之間的互聯(lián)，也包括了與上位的ERP/MES，CIMS等系統(tǒng)的互聯(lián)能力，包括開(kāi)放的接口如OPCServer，與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接等。

2.）靈活的硬件設(shè)計(jì)-首先要有完整的產(chǎn)品線來(lái)滿(mǎn)足各種控制系統(tǒng)的產(chǎn)品，如B&R的GMC就包含了針對(duì)同步伺服、異步伺服、直流、步進(jìn)、液壓等的控制，同時(shí)也包含了機(jī)器人和CNC庫(kù)的支持能力。

2.更為柔性的生產(chǎn)：快速工藝切換

由于包裝對(duì)象的巨大變化能力，對(duì)于生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性提出了巨大的挑戰(zhàn)，一方面，工藝要快速切換，另一方面，無(wú)需為一個(gè)新的生產(chǎn)設(shè)計(jì)新的機(jī)器，這就體現(xiàn)在生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)范圍上，而生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性不僅體現(xiàn)在生產(chǎn)工廠的組織、流程的優(yōu)化，在執(zhí)行面上，由自動(dòng)化系統(tǒng)提供的則是快速的工藝切換，以及帶來(lái)的生產(chǎn)范圍的擴(kuò)展。在這個(gè)方面，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)帶來(lái)的貢獻(xiàn)頗為巨大，運(yùn)動(dòng)控制如何改變了生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性呢?我們從幾個(gè)例子可以看到：

2.1裁切：最為常見(jiàn)的包裝動(dòng)作是熱封動(dòng)作，無(wú)論在臥式還是立式的食品包裝機(jī)械里都存在這個(gè)單元，而裁切動(dòng)作變化的是尺寸和壓力，而這些最容易在運(yùn)動(dòng)控制上來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)裁切尺寸和壓力的扭矩輸出值的變化就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，而原有的系統(tǒng)則需要根據(jù)參數(shù)的變化進(jìn)行機(jī)械的調(diào)整。

2.2灌裝：系統(tǒng)可以根據(jù)瓶子的容量需求自動(dòng)調(diào)整灌裝過(guò)程，根據(jù)不同的飲料例如碳酸飲料、啤酒、水修改各閥的動(dòng)作邏輯，這些對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)而言都是非常簡(jiǎn)便的。

對(duì)于控制技術(shù)而言，例如，B&R的運(yùn)動(dòng)控制ACOPOS可實(shí)現(xiàn)電子凸輪的在線切換，可以“邊運(yùn)動(dòng)，邊算”-它是依賴(lài)于實(shí)時(shí)通信技術(shù)來(lái)保證各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸之間的關(guān)系快速切換，實(shí)現(xiàn)在線的工藝切換能力。

3.安全技術(shù)

隨著終端用戶(hù)以及政府對(duì)于人身安全的重視，系統(tǒng)的安全性必須得到重視，這是強(qiáng)制性的，尤其是中國(guó)的包裝機(jī)械制造商如果想要進(jìn)入歐洲市場(chǎng)的話(huà)，這個(gè)是必須去考慮的。

遵循IEC61508定義了整個(gè)產(chǎn)品生命周期里的安全技術(shù)，從系統(tǒng)安全的識(shí)別、評(píng)估、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試、運(yùn)行、維護(hù)與拆除的整個(gè)過(guò)程都定義對(duì)應(yīng)的方法與標(biāo)準(zhǔn)，包括EN62601，61784等定義了整個(gè)安全設(shè)計(jì)，以及EN61800-5-2定義的可調(diào)速系統(tǒng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，即SafeMotion的SLS，SS1，SS2，SBC等的定義。

為此各自動(dòng)化廠商均推出了具有滿(mǎn)足SIL3和PLe等級(jí)的的SafeLOGIC，SafeMotion以及SafetyFieldbus技術(shù)，而值得一提的是B&R推出的openSAFETY技術(shù)，它可以運(yùn)行在不同的現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)技術(shù)之上，對(duì)于最終用戶(hù)和機(jī)械制造商而言均可使用，并且它是一項(xiàng)開(kāi)源技術(shù)（OpenSourceTechnology）

4.OMAC/PackML

OMAC組織由全球知名的包裝用戶(hù)如P&G，Netstle，CocaCola及知名的自動(dòng)化廠商RockwellAB，SIEMENS，B&R等共同組建的國(guó)際組織，一直致力于使得包裝機(jī)械具有一致的操作界面，并且具有程序上的公用性模塊化設(shè)計(jì)，使得終端生產(chǎn)者如P&G，CocaCola，Netstle等可以在安裝無(wú)論哪家廠商的機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)時(shí)都可以自如操作，因?yàn)樗械牟僮鹘缑姹辉O(shè)計(jì)為統(tǒng)一的，任何人都可以快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器的操作，而即使對(duì)于維護(hù)人員而言，軟件的模塊化和開(kāi)放性也使得他們能夠快速的進(jìn)行程序的修改以及為工藝調(diào)整而進(jìn)行的程序調(diào)整。

PackML定義了機(jī)器的不同狀態(tài)如Starting，Suspended，stopping，aborted等，機(jī)器的運(yùn)行過(guò)程是在這些過(guò)程之間的切換和組合，無(wú)論機(jī)器的運(yùn)行多么復(fù)雜，而展示給操作者的是簡(jiǎn)單的易于學(xué)習(xí)的畫(huà)面。

同時(shí)，OMAC也定義了機(jī)器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的統(tǒng)一架構(gòu)，包含了基于PC，PLC和驅(qū)動(dòng)器為控制中心的各種不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

統(tǒng)一而標(biāo)準(zhǔn)的操作，是包裝機(jī)械的未來(lái)發(fā)展需求，而大型的終端用戶(hù)的加入必然使得這一趨勢(shì)得到實(shí)現(xiàn)。

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