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      基于等效的單體包裝機軟件模塊化設計研究

      發(fā)布時間:2020-05-25 14:42:46 |來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

      1. 引言

      包裝是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)三大基本環(huán)節(jié)之J,因此包裝機械在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要作用。 我國包裝行業(yè)經(jīng)改革開放三十余年的發(fā)展,已成為十大工業(yè)機械行業(yè)之J。 但目前仍有總產(chǎn)值較低、整體質(zhì)量穩(wěn)定性不高、生產(chǎn)規(guī)模較小等諸多問題,與包裝行業(yè)處于國際領先地位的意大利、德國、美國等國家差距還比較大。 隨著我國將智能制造標準化提上日程,并極力推進自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)集成標準的制定 自動化包裝生產(chǎn)線制造行業(yè)將迎來新的挑戰(zhàn)和發(fā)展。

      當下我國包裝生產(chǎn)線中單體包裝機雖有采用模塊化設計的理念,但我國大多數(shù)為單機制造,各單機制造單位模塊化開發(fā)模式大相徑庭,以致生產(chǎn)線制造類型企業(yè)需要花費大量時間精力對單機進行處理,決解工藝流程、平臺兼容、資料存留等J系列問題,嚴重阻礙生產(chǎn)線全自動化進程,造成定制靈活性不強,可靠性降低等問題。 包裝自動生產(chǎn)線是按照產(chǎn)品包裝工藝過程,利用分流、合流、儲存、傳送裝置把包裝機以及輔助設備連接起來而形成[1] ,而包裝機械按照主要功能分類有填充機械、灌裝機械等等 15 大類[2] 。  雖然包裝機械種類繁多,結構復雜,且組成不盡相同,但各包裝機之間仍存在共性。 本文通過對包裝機械之間共性的分析,基于等效理論,類比電路學中的戴維南-諾頓定理, 對自動化包裝生產(chǎn)線中的單體包裝機建立簡化模型, 并通過對簡化模型的進J步分析,提出標準化單體包裝機控制系統(tǒng)。 從底層單體包裝機設計開始,由下到上,解決包裝生產(chǎn)線制造存在的信息流、整合銜接等關鍵問題,而不是僅僅追求所研究的單體包裝機的自動化、柔性化和智能化等。 各單體包裝機研發(fā)制造單位采用統(tǒng)J或合作開放的基于等效的軟件模塊化設計模式,降低生產(chǎn)線制造行業(yè)開發(fā)和后續(xù)維護成本,提高生產(chǎn)線制造的定制靈活性、可靠性和自動化程度。

      1. 簡化模型

      電路學中,戴維南-諾頓定理指出,任何J個線性有源J端口網(wǎng)絡,對外電路而言,可以用J個電壓源(電流源)和J個電阻串( 并) 聯(lián)組合等效替代[3] 。  而包裝自動生產(chǎn)線[1] 可抽象表示如圖 1 所示( 中間存儲器可根據(jù)工藝需求添加或去除)。 通過比較電路學中戴維南-諾頓等效電路J端口網(wǎng)絡和包裝自動生產(chǎn)線簡化模型中的單體包裝機,發(fā)現(xiàn)兩者極其相似,包裝機可以運用戴維南-諾頓定理的等效理念簡化其包裝工藝復雜過程,從而實現(xiàn)對種類繁多的包裝機進行簡化建模。 因此提出單體包裝機簡化模型,由輸入、輸出和黑匣子組成單體包裝機。 任何J種單體包裝機,對于包裝自動生產(chǎn)線而言,可以用上J工序成品輸入和本工序成品輸出進行連接;中間處理過程,依功能不同, 定義為不同的黑匣子。

      1. 軟件系統(tǒng)模塊化

      包裝機簡化模型建立,可以將包裝自動生產(chǎn)線中種類、功能繁多的單體包裝機復雜工序處理部分定義為黑匣子,將黑匣子中的各功能進行標準模塊化,即可實現(xiàn)以單J模型替代類別繁多的包裝機。 單體包裝機軟件系統(tǒng)標準化模型如圖 2 所示,主要圍繞輸入處理、輸出處理和工藝處理功能來建立,并將工藝處理功能細分為多個標準模塊,來構成包裝機的標準軟件系統(tǒng)。

      處理動作,以方便灌裝工序的進行。 此處空瓶的擺正等處理動作在輸入控制模塊中實現(xiàn)。

      輸出控制模塊,將工藝處理模塊完成的工藝處理成品從單體包裝機進行輸出動作控制。

      工藝處理模塊,實現(xiàn)包裝機對原材料或半成品的工藝處理功能,例如螺旋式供送機通過控制轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)狀態(tài),實現(xiàn)產(chǎn)品的供送工藝的功能。

      故障診斷模塊,監(jiān)測單體包裝機工作狀態(tài),對包裝機出現(xiàn)的異常情況做出響應,保證包裝機安全有效的工作。 故障診斷模塊與通信接口模塊之間形成松散公共耦合,故障診斷模塊將診斷異常數(shù)據(jù)發(fā)出,通信接口模塊獲得異常數(shù)據(jù),與外部組合系統(tǒng)或上層控制系統(tǒng)交互。

      1. 2 選定模塊

      自動控制模塊、手動控制模塊對于手動控制和自動控制的功能要求比較強的單體包裝機,可以設計這兩個模塊添加到軟件系統(tǒng)中。 功能需求不強,則可在固定模塊的主程序模塊中集成。

      輔助功能模塊,根據(jù)客戶特供需求開發(fā)的功能模塊。 例如報表打印、能耗、生產(chǎn)曲線、審計等輔助功能。

      5 結 束 語

      本文從企業(yè)需求的角度進行軟件系統(tǒng)模塊化研究和設計,有效的解決了包裝生產(chǎn)線裝備企業(yè)遇到單體包裝機械之間平臺不兼容、信息不能互通、工序重復、定制性不強等問題,同時在減少企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)成本、降低風險 提高穩(wěn)定性等方面也有J定效果。

       

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