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机电一体化——包装机械发展趋势

随着科学技术的不断发展和技术的进步，各种食品加工品的出现，对食品包装技术和设备都提出了新的要求，包装机械在流通领域中正起着越来越大的作用。目前食品包装机械竞争日趋激烈，未来的食品包装机械将配合产业自动化，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的食品包装设备。

传统的包装机械多采用机械式控制，如凸轮分配轴式，后来又出现了光电控制、气动控制等控制形式。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。具体讲，它是将微机技术引入到包装机械中，应用机电一体化技术，开发智能化包装技术，按产品自动包装工艺要求组合成全自动包装系统进行生产，生产过程的检测与控制、故障的诊断与排除将实现全面自动化，实现高速、优质、低耗和安全生产。随着食品加工工艺的日益提高，对包装参数的要求不断增多，原有的控制系统已难以满足新形式的发展，而将机、电、气、光、生、电磁于一体的机械电子设备用于食品包装机械，在设计时着力于提高包装机械的自动化程度，将包装机械的研发与计算机结合，就可实现机电一体化控制。

例如可用于水产加工食品的精确计量、高速充填和包装过程自动控感应卡制等，将使包装机械结构大为简电枢化、提高包装产品质量。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。如果材料（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。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，各种商用车新车油耗接近国际先进水平仪器、仪表、传感器是其感官，它们感受各手包种包装参数的变化，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现状。

食品包装机械其技术发展趋势主要体现在高生产率、自动化、单机多功能、多功能组成生产线、采用新技术上。如：多工位排钻制袋真空包装机，其制袋、称重、充填、抽真空、封口等多种功能可在一台单机上完成；功能不同、效率相匹配的几种机器可组合成功能较齐 全 的 生 产 线 ， 如 法 国CRACECRYOYA 和ISTM 公司研制的鲜鱼真空包装生产线。采用相关新技术，在包装方法上大量采用充气包装取代真空包装，将充气成分、包装材料与充气包装机三方面的研究紧密结合起来；在控制技术上，更多地应用计算机技术和微电子技术；在封口方面应用热管和冷封口技术。另外，随着 包装从单一技术转向与加工相结合研究取得进展，应将包装技术 领域延伸到加工领域，开发包装 加工一若有机构动作异常问题体化的食品加工包装设备。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。

采用机电一体化系统可以使：

1）包装机械结构简化。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。

2）提高包装机械产品质量。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。

3）增强包装机力学性能也不同械可靠性。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。

(中国工控提供)

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