饮料包装行业机电一体化技术
郑州力创自动化：饮料包装是饮料进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。随着时代的发展和技术的进步，包装机械在流通领域中正起着越来越大的作用。传统的包装机械多采用机械式控制，如凸轮分配轴式，后来又出现了电子控制、光电控制、气动控制等控制形式。比如全自动套标机，贴标机，膜包机等。
但是随着生产力的日益提高，包装参数的随机多变，这些控制系统已越来越难以满足新形势的发展。这时，一种新技术——机电一体化技术应运而生，它彻底改变了包装机械的面貌，使其以全新的姿态出现在世人面前。
机电一体化技术的特点.
在当前科学技术日新月异的时代，各种新技术、新工艺、新材料、新设备的出现，已不再是单纯某一门学科的发展，而是各门相关学科、多种先进技术的互相渗透和相辅相成的结果。机电一体化技术就是这样的一种新技术，它是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的综合技术。其实质是从系统观点出发，运用过程控制原理，将机械、电子与信息、检测等有关技术进行有机组合，实现整体最佳化。具体地讲，它是将微机技术引入到包装机械中。
机电一体化从根本上改变了包装机械的面貌。在这种包装机械中，微机作为它的大脑，取代了常规的控制系统。机械结构是其主体和躯干，各种仪器、仪表、传感器是其感官，它们感受各种包装参数的变化，并反馈到大脑(微机)中，各种执行机构则是它的手足，用以完成包装操作所必需的动作。
一个完整的机电一体化系统，一般包括微机、传感器、动力原、传动系统、执行机构等部分。它摒弃了常规包装机械中的繁琐和不合理部分，而将机械、微机、微电子、传感器等多种学科的先进技术融为一体，给包装机械在设计、制造和控制方面都带来了深刻的变化，从根本上改变了包装机械的面貌。
对包装机械的作用
一种新技术，一旦变成生产力，常常会起到巨大的作用。如光电定位的误差远小于机械定位，微波于燥的效果远好于电加热干燥等等，机电一体化技术用于包装机械上的时间虽不长，但效果是明显的，作用是巨大的。
使机械结构大为简化
控制系统是机器的发令器官，传统的包装机械控制系统多采用继电器、接触器控制电路，其复杂程度随着执行机构的增多，以及调整部位的增加而加大，使得机器也越来越复杂，给制造、调整、使用和维修均带来不便。而机电一体化，可用微机、传感技术、新型传动技术取代笨重的电气控制柜和驱动装置，使零部件数量剧减，结构大为简化，体积也随之缩小。
产品质量提高
微机内有一个巨大的存储系统，人们可预先将影响包装机工作的各参数及有关数据存入微机，它能自动跟踪生产过程。当一个参数或几个参数发生变化，这种变化在瞬间反馈至微机，微机对这些变化参数进行识别、判断并及时进行相应修正，使包装机随时保持最佳工作状态。而传统包装机在工艺参数变化时，其调整多凭经验，这就难以找到最佳参数;若是几个工艺参数同时改变，更是无所适从。
如最常见的塑料袋封口机，其封口质量与包装材料、热封温度和运行速度等有关。如材料(材质、厚度)发生变化，那温度和速度也要随之改变，但变化多少却难把握。如采用微机控制，将各种包装材料的封口温度和速度的最佳参数匹配输入微机存储器，再配上必要的传感器，组成自动跟踪系统，这样，不管哪个工艺参数改变，都能保证最佳的封口质量。
参数变化越多，调整部分越多，机电一体化的优越性也越大，这是一般控制方式无法相比的。功能增多，可靠性提高，机电一体化除可保持原来包装机的功能外，还可赋予其他许多功能。如液体饮料软包装机，它在气动、电气和机械的共同配合下，可具有制盒、灭菌、灌装、封口等功能，但若将微机引入控制系统，则还可存储如生产速率、产品数量、故障现象、故障原因等数据，同时能对这些数据根据实际情况进行相应处理，并把结果打印出来，或在屏幕上显示，大大方便了操作。机电一体化还将赋予包装机以自动监控、动态检测、报警等功能，还具有安全连锁控制、过载和失控保护等功能，使包装机的可靠性大为提高。
德国的包装机械在设计、计量、制造及技术性能等方面都居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点。 一些大公司生产的包装机械集机、电、仪表及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能使制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右，是世界上最大的包装机械出口国。 目前，国际上用于饮料包装设备主要有玻璃瓶、易拉铝罐、复合包装(利乐包)、PET瓶和PET拉罐(1985年英国PLASTONA有限公司发明)、PVC瓶等五种类型的灌装生产设备。我国尚无PET易拉罐灌装生产线，其余4种都已引进或制造。上述几种包装设备在不同国家所占比例不同：在日本，PET瓶占11.9％，铝制易拉罐占13％；在美国，玻璃瓶占42.7％，铝制易拉罐占35.9％。 国外饮料加工机械设备技术特点 生产规模大、速度快、效率高 美国机械化程度较高的10家饮料公司，生产占全美总产量的70％以上，而可口可乐和百事可乐饮料产量则占市场总量的一半。灌装速度已由50年代的150瓶/分钟发展到现在的1000－1200瓶/分钟，最高可以达到2000瓶/分钟。 微电脑广泛用于生产过程的自动控制 国外包装机械采用计算机控制工序和加工过程，并配备各种参数计量装置，使包装、计量检测一机完成。例如，为控制配料精确度，在生产系统中普遍装有与微机相连的流量计、速度计等连续测量装置，并由计算机控制每道工序的起始和结束，控制各种配料的浓度和流量，误差精度可控制在千分之一的精度内，饮料生产设备一般都装有CTP系统，用微机对清洗过程实行控制。 设备材质好，生产中卫生和质量有保证 设备一般都采用不锈钢制造，并十分重视空瓶，实瓶和自动检验设备的原地高速、高效清洗等，以保证产品质量达到高度卫生。 饮料灌装设备发展趋势 多功能 同一台设备，可进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装；均可进行玻璃瓶与聚酯瓶的灌装。 高速度、高产量 碳酸饮料灌装机的灌装速度最高达2000罐／分，德国KHS公司、SEN公司、KRONES公司，其灌装机的灌装阀分别达到165头、144头、178头。
非碳酸饮料灌装机的灌装阀50—100头，灌装速度最高达1500罐／分。 技术含量高、可靠性强 全线的自控水平和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。 成套供应能力强 如一条饮料灌装线，有200多个微电脑件，100多种控制软件，灌装封盖部分又是两套组合，其他部分共用。一个供货商可以为用户进行工程设计、安装、调试，最后交用户验收。 包装机械设计将普遍使用仿真设计技术把各种机器单元以数据库形式存入计算机，把图纸数字化后输入计算机，由计算机自动合成三维模型。再把实际生产的指标和数据、可能发生的故障等输入计算机，计算机三维模型即可依照实际工作情况进行操作，演示出生产能力、废品率、生产环节匹配、生产线瓶颈在何处等，还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意。采用计算机仿真技术后，大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。 机电一体化技术在饮料包装设备中的应用 机电一体化技术就是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、控制技术、传感技术，同时也融人了声、光、磁、液等多种先进技术的一种综合而成的新技术。机电一体化技术的广泛应用使复杂的包装工艺检测过程、在线检测和控制、包装材料和成品的自动检测、工况参数的检测显示和控制、对多样化成品的包装、输送等自动控制和监测管理等都变得简单可靠。这给食品饮料包装机械在设计、制造和控制等方面都带来了深刻的变化，从根本上改变了包装机械的面貌。 电子控制代替了传统机械控制 将原有食品饮料包装机械设备的机械控制系统和机械传动控制系统用电子装置替代，使控制和传动系统在质量、性能、功能、效率以及节能等方面都有极大的提高。采用机电一体化技术后，控制系统改为微机或工业控制机控制，传感技术和新型传动系统使控制系统模块化，设备机械模块化，取代笨重的电器控制柜和驱动系统，产品零部件数量剧减，结构大为简化，体积也随之缩小，同时降低了动力消耗。 计算机控制系统替代机械控制系统能预先将包装过程的各个工艺参数及有关数据输人计算机中，通过传感和检测装置将生产过程的参数变化情况随时反馈给计算机，计算机再对这些参数进行运算处理、判断并及时进行相应修正，使机器随时保持在最佳工作状态。 声、光、磁、液等技术在食品包装机械中的应用 风力输送和磁力输送系统在食品饮料生产中也得到了大量使用。如PET瓶罐装生产线上由于生产速度快，采用传统输送带输送瓶盖会使瓶盖表面互相摩擦损伤，影响表面质量和外型美观度，采用风力输送即可避免这些缺陷从而达到满意的效果，易拉罐封口机由于采用了磁力输送定位系统，克服和解决了以前采用机械输送定位系统定位不准的问题，使封1：21机的封1：21速度得到极大的提高。 近年来，计算机的高速化和图像处理技术的应用，使得快速处理来自摄像机的信息成为可能．。目前，国外高速自动包装生产线上均采用了在线自动检测设备，光学成像和图像处理技术的空瓶检验机、满瓶检测机、罐装液位检测机、标签检测机在啤酒灌装生产线上得到了广泛应用，并已开始进人中国啤酒饮料市场。 单机控制到整线自动化控制 由于采用了机电一体化技术，食品饮料生产线匕各个单机都能够实现伺服自动控制，不仅简化了每台设备的结构、尺寸、能量消耗，还能将各单机连线控制，形成整条生产线的自动化控制，当生产线上任何一台设备的工艺参数发生变化或出现故障时，整条生产线能自动做出调整，保持生产线以最佳状态运行。 例如在果汁生产线上，从水果的上料清洗、分级、破碎、榨汁、过滤杀菌、灌装以及果渣处理等各 饮料与乳品 个工艺阶段，实现机电一体化操作的设备可以根据预先设定的工艺参数自动运作。检测装置可以检测分级机构是否按照预设的参数对水果分级；状态检测诊断系统自动检测生产线是否在设定温度下完成榨汁、杀菌和包装以及监测过滤器被果渣堵塞的状况，判断清洗和更换过滤器的时间等等。不仅保证了合理的出汁率，还保证了果汁的良好品质。
机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高，而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量，提高其国内、国际竞争能力。
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