1.稱重組合秤控製係統的背景及其研究意義

隨著我國經濟的發展，人民生活水平的提高，素以民以食為天的中國消費者在對食品的需求上正發生著一係列翻天覆地的變化，我國的糧食加工業已從農業產品加工型態走入工業製造形態。不但從量的追求而且從質的方麵都在追求更大的提升。方便、快捷、安全衛生已成為食品工業發展的主要目標。所有這些都促進和推動了食品加工技術的發展。作為糧食生產大國，我國農產品的加工和包裝在近些年來越來越受到政府的重視丁隨著消費水平的增長，副食品的生產與包裝必將產生巨大的社會效益和經濟效益。原產品出廠主要采取分包包裝形式，以大包裝居多，運至銷區後再根據市場需求進行小包裝。因此生產廠主要進行了兩個方麵的工作，一是實現產品的質量，二是解決計量包裝問題，目前此類行業已經具備一定的企業規模和技術水準，該類企業正從半手工半機械轉型為具有現代化的設備和技術水準。而隨著產品市場的競爭日益激烈，食品機械和其它工業機械一樣，其競爭力已不僅僅取決於量的多少，而更決定於速度的快慢以及產品質量的好壞。因此研製高速度、高精度的專用計量包裝設備成為較為緊要的任務。世界發達國家都把農產品的加工產業放在農業經濟的首位，高度重視農產品加工和深度利用技術的開發，即如何通過精深加工來實現農產品的大量轉化，提高利用與經濟價值，這是發展國民經濟，提高農業經濟，解決農村問題的關鍵所在。
在組合秤問世之前，常規的產品定量包裝是靠單頭秤稱量完成的。若被稱物品重量均勻，該類型的單頭秤隻需具備零區設定，延時釆樣，自動去除皮重和落差修正等即可使稱量達到準確值。然而對於質量部不均勻、形狀不規則的被稱物品，釆用單頭秤己無法實現產品稱重精度和稱重速度上的要求。為解決此類問題，一些國外廠家開始釆用多頭單秤同時稱重，利用多個分量組合的原理達到目標重量。在達到目標重量後輸送給包裝機進行產品的成品包裝，這即稱重組合秤的最初雛形⑴。稱重組合秤又稱電腦組合秤、電子多頭秤等，它是一種基於組合稱重技術的新型高科技技術產品，起始於上世紀七十年代，最初是在英國設計並製造出來的。它通過將目標包裝量分成若幹等份進行同時稱重，然後將稱得的若幹分量累加在一起並求取最佳目標質量，然後完成最終包裝⑵。稱重組合秤的岀現，不但成功的解決了諸如薯片、幹果等質量不均勻、形狀不規則產品的計量包裝，還有效的解決了傳統單秤稱重帶來的稱重速度慢、精度差的問題，是目前食品生產包裝行業公認的高科技電子計量產品。高精度電子稱重組合秤之所以能得到市場的認可，主要有以下幾點原因：
（1）我國食品需求仍有很大的空間，但目前國內食品計量包裝行業剛剛進入起步階段，許多生產廠家還處於七八十年代的老式機械生產階段，包裝機械製造業任重道遠。
（2）基於市場的認可和需求，本次設計基於以下幾點有必要研製專用食品製品包裝
設備，這也是得到目前市場認可的幾點原因：（1）目前國內沒有專用的此類大包裝設備。（2）由於人工費的迅速增加，單靠手工操作完成的計量包裝隻會增加企業的生產成本。隻要該類設備價格合理，就會有很大的潛在市場。（3）此類設備還可用於其他行業，如化工、醫藥等生產行業。該項目完成後經濟效益主要體現在提高生產效率、減少勞動力、降低勞動強度，提高產品質量及衛生和安全性，從而使企業降低勞動成本、減少開支、達到增產增收的目的。因此我國計量包裝機械行業的廣大科技工作者,要敢於創新，善於K8凯发大酒店天生赢家，堅持科學技術領先，研發出我國食品加工行業急需的、適合國內市場的高自動化、高速度、高效能的計量包裝機械，為我國食品工業和包裝機械產業的快速發展做出令世人讚歎的業績。
（3）目前市場上的稱重組合秤大多釆用工控機、單片機為電氣係統控製核心，但由於工控機和單片機係統自身存在一些無法消除的缺陷，如兼容性差、輸出功率弱等。這就給包裝設備帶來了先天性的性能不足，因此也就無法滿足各種環境下的生產需求。而可編程邏輯控製器卻可以解決此類問題，與其它智能控製係統相比，可編程邏輯控製器有著極其優越的工業控製性能，它專用於各種惡劣的現場生產環境，具有擴展能力強、抗幹擾能力好等優點，本課題釆用這種類型的控製器取代傳統的控製單元,從而使係統有著無可比擬的優越性。
2稱重組合秤控製係統在國內外的研究動態及發展趨勢
基於組合稱量技術的高精度組合秤始於20世紀70年代，最初是在英國研製並製造出來的。其後又在日本、德國、美國、法國等幾個發達國家得以研製和推廣PL我國此類行業起步甚晚，開始於上世紀90年代，最初研製生產技術有國外全權掌握，其中以日本和德國的實力最為雄厚，當時我國隻能靠高價從國外購買，自上世紀九十年代中後期以來，國內市場陸續進口的電子組合秤，其組合鬥數一般為8~16鬥，其計量速度一般為50~90包/分.計量精度可達±0.2%,但價格均較高，一台電子稱重組合秤當時的售價是幾十萬到一百多萬不等，這無疑給一些中小企業帶來了經濟成本上的負擔，大大的影響了該類設備在國內的推廣，也滯後了市場食品加工生產的速度，拉大了國內外消費和收入的差距。於是國內也相繼開始對此類產品進行摸索和研製。並由最初的進口發展為合資再到現在的自主研製。現在國內生產技術已趨於成熟，設備成本大大降低，性能和質量也有很大提高，已在國內企業得到了廣泛認同和普遍推廣。據統計，2008年，電子組合秤的累計銷售額已超過了7億元"I。市場使用率已超過中等發達國家。總的來說該類產品經曆了數字、模擬、單片機、工控機和PLC控製技術的發展過程.稱量鬥數也從雙頭、三頭逐漸向多頭發展。總的來看，這些稱量設備主要采用為容積法和一般稱重法。上世紀八十年代初期，在食品計量包裝領域，應用較多的仍是單頭電子秤即常規電子秤，該類設備稱重精度低、速度慢，為保證計量精度，而又要提高包裝速度.一些國外廠家釆用幾套單頭電子秤同時稱重，同時向同一台包裝設備供料；尤其對於形狀不規則又無法進行分割、單重不一或非顆粒狀物料來說，采用單頭電子秤已無法實現計量的高精度和高速度的要求。於是基於組合稱量技術的多頭稱重電子組合秤就誕生了。它是一種具有高速度、高性能的稱重計量設備，主要使用在形狀不規則.單重不均勻，價格較貴且需要精確計量和需要進行快速計量的固體產品.它最先是由邏輯電路和單片機技術為支撐，現在已經發展成為由計算機或PLC進行控製的高技術產品.目前它是食品計量包裝行業公認的一種正確地測量的高精度、高技術、高速度、高性能的計量係統。
食品包裝行業近些年在我國迅速發展，食品廠家之間的競爭也愈演愈烈，在國內食品業蓬勃發展的大環境下，就目前食品包裝包裝機械來看，雖然在共性技術和常規裝備方麵已形成較為完善的產品包裝體係，但在關鍵設備和關鍵技術上仍不見起色，初級產品的低水平與高端產品的高性能要求的矛盾一直得不到解決。我國的食品包裝機械的生產指標較之發達國家的指標還存在著很大的差距。這就要求在食品生產過程中，所使用的加工包裝裝備的技術性能，在保障終端產品的生產效率等方麵有著更高的要求。但是，我國包裝機械岀口額還不足總產值的10%,進口額卻占總產值的90%回。這說明我國對包裝機械的需求缺口仍舊很大，國產包裝機械與國外產品相比，主要差距在科技水平上，對於一個食品消費大國來說這遠遠滿足不了國內需求。從中國食品協會所匯總統計的計量包裝機械製造數據來看，我國大部分企業還在低水平上徘徊，高起點的很少。這些企業的包裝技術水平還相對落後，我們使用的大部分還是簡單機械，或是和國外機械設備配套的附屬設施。單靠人工、半人工的生產方式還很常見。從整體技術水平來看，我國大部分計量包裝設備還處在歐美90年代的水平，隻有很少量的已達到現代化代的水平。目前食品包裝機械的開發主要是包裝機械製造企業根據市場的需求在進行調整，並且能夠自行開發研製的食品加工包裝機械製造企業卻寥寥無幾。很多食品生產企業對我國包裝機械的整體技術水平認識不足，隻注重設備的價格，從而導致了低檔產品的發展，間接的阻礙了該類機械的升級換代和創新。總體上看，目前國內機械包裝行業的產品大包裝還比較落後，企業生產都由工人手工完成，效率低，速度慢，不能適應企業的現代化生產，遠遠不能滿足各方麵的要求。
通過近幾十年的發展，目前我國的組合包裝技術已有很大提高，特別是產品的包裝工藝上已接近世界先進水平，積累了一定的技術經驗。尤其是高速度包裝設備在外國技術巳經成熟的情況下，國內部分該類企業也已積極投入研製，已由最初的起步到發展再到完善與成熟，特別是由PLC與傳感器控製的機電一體化自動生產線，它具有其它同類設備無法比擬的優點，在這方麵它取代了以前單靠人工稱重並包裝的程序，使得產品包裝環節得以在艱苦的環境下完成，因此提高了食品衛生標準。計量包裝速度是衡量一台組合秤的主要指標，目前國外自動包裝機的包裝速度最高達150包/分，國內比較著名的組合秤製造公司如廣州的某公司，鄭州某包裝機械公司、江蘇某公司、廣州某公司等，其顆粒自動包裝機的包裝速度已達到每分鍾140包左右，其計量範圍也有很大提高。雖然設備的性能有很大改善，但目前能完全實現自動化的該類設備在國內並不常見，在原有國外設備基礎上有設計創新的更是寥寥無幾。因此了解了國外先進設備的技術生產原理，吸收國外先進的技術生產經驗，增加開發力度，是縮小和國外同類產品差距的有效途徑。目前需要的是對這些企業進行支持和合理安排，分別讓其開發不同性能的設備，相信會很快會使整個食品加工包裝機械製開發出有以下幾點性能的組合包裝設備。
1.技術含量高、可靠性強。
2.易改造、成套供應能力強。
3.滿足高速度、高精度、高準確度的性能要求。
4.整個係統實現生產完全自動化。
5.機身小、重量輕，易於攜帶並且成本低。

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