20070403308 李涛 基于CPAC的包装机械自动化系统设计.docVIP

1 前言 1.1 课题研究的背景与意义 1.1.1 选题的背景 包装机械是集机、电、光、声、磁、化、生、美为一体的高竞争、高性能、高智能的产品。更新速度快、发展速度快是它的一大特点。世界上一切高新技术成果，都会在包装机械的产品中得到广泛应用。 国际上的包装机械近些年有了新的改变，主要的是：一是资源的超利用率，高度的综合利用率和发展循环利用；二是高生产效率，生产线高度自动化，生产规模大型化，以获得最佳劳动生产率和经济效益；三是高新技术产业化，提高生产效率，产品高水平、高档次；四是科研成果商品化，使包装机械产品由从前的低效率，高成本逐渐转向产品智能化、知识密集化、技术综合化等方面发展；五是产品要高度重视节能环保，重视降低成本； 运动控制技术、柔性化生产、安全检测技术以及制造执行系统已经成为国内包装机械厂家关注的几大关键词。运动控制技术在包装机械上的作用主要是达到精确的位置控制和严格的速度同步的要求，主要用于装卸、输送、打标、码垛、卸垛等工序。运动控制技术是区别高、中、低端包装机械的关键因素之一，也是我国包装机械升级的技术支撑。国际包装机械技术产业发展状况德国的包装机械在制造技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备自动化程度高、生产速度快、可靠性好。主要体现在：自动、生产效率，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求更高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。 日本的食品包装机械，虽然以中小单机为主，但设备体积小、精度高、易于安装、操作方便、自动化程度也较高。意大利生产的包装机械中，%是食品包装机械，如糖果包装机、茶叶包装机、等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格。意大利包装机械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。随着世界科技的发展，发达国家已经把激光技术、微电子技术、核能技术、生物技术和系统工程融入了传统的机械制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，食品包装机械的、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。 我国包装机械行业现状目前，包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多。根据食品和包装机械工业协会的统计，中国目前有包装机械厂3,600多家，但产值及销售额超过亿元的现在只有20家。 随着科技进步，新产品从开发到进入市场的周期也会越来越短，包装结构和形式也日趋多样化。有时一个产品为适应不同国家地区，不同消费群体的要求，需要多种形式包装，从创意、色彩、规格、材质到制作方法，都要有不同的要求。近年来，不少国外包装机械应用了现代化先进包装机械的高新技术，机械的特征趋于“三高”——高速度、高效率、高质量。　　目前，国外包装机械水平高的国家主要有美国、德国、日本、意大利和英国。其中，德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面均居于领先地位。20年德国包装机械产值已达3亿欧元，其产量%为出口产品。近几年，这些国家包装机械设备发展呈现出新的趋势。工艺流程自动化程度越来越高2）适应产品变化，设计具有好的柔性和灵活性　　3）成套供应能力强　　4）普遍采用仿真设计技术我国包装机械的技术水平，从整体看，比先进国家的技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。　　1）在产结构上，应以市场为导向，改变目前以低技术含量为主、低水平竞争的状况，淘汰一批低效高耗、低档次、低附加值、劳动密集型的产品，努力开发生产高效低耗、产销对路的大型成套设备和高新技术产品　　2）在包装功能上，工农业产品要趋向精致化与多元化，包装机械产品要朝着产品多功能与单一高速的两极化方向发展 （3）在技术性能上，要将其他领域的先进技术应用在包装机械上，如机电一体化技术、热管技术、远距离遥控技术、自动柔性补偿技术等，使产品技术性能大幅度提高　　4）在生产制造上，专业化生产已成为趋势。国际包装机械厂商都十分重视包装机械与整个包装系统的通用能力，一些通用标准件不再由包装机械厂生产，某些特殊的零部件则由高度专用化的生产厂家生产，而真正的包装机械厂在某种意义上说是组装厂。2 基于CPAC的自动化系统 2.1 CPAC? 计算机可编程自动化控制器Computerized Programmable Automation Controller。它是一个自动控制软件平台针对于自动化包装机可进行： （1）可以提供包装机不同部件的顺序控制(软PLC)； （2）可以对包装机进行运动控制(PTP,CNC)； （3