淺談國內定量包裝秤的現狀及發(fā)展趨勢
金平 曲英青
【摘 要】本文簡(jiǎn)要闡述了目前國內定量包裝行業(yè)現狀及定量包裝秤常用的稱(chēng)重方法、給料裝置、控制方式等，并對發(fā)展趨勢作了簡(jiǎn)單論述。
引 言
我國企業(yè)生產(chǎn)定量包裝設備起步較晚，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，我國的定量包裝設備行業(yè)發(fā)展已經(jīng)初露端倪，不僅能滿(mǎn)足國內市場(chǎng)的需求，部分還在出口。近年來(lái)，國內公司順應發(fā)達國家和我國經(jīng)濟發(fā)展走勢，在努力學(xué)習借鑒國際先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗的同時(shí)，著(zhù)重強調自主知識創(chuàng )新，開(kāi)發(fā)出高精度、高速度、高質(zhì)量的具有國際競爭力的高新技術(shù)產(chǎn)品，為我國定量包裝設備穩定持續發(fā)展，趕超美、日、德、意四大定量包裝設備生產(chǎn)強國貢獻力量。在日趨激烈的國際競爭中爭取更廣闊的天地，并積極打入歐、美、日本市場(chǎng)，爭得一席之地。
1. 定量包裝行業(yè)現狀
我國定量秤生產(chǎn)企業(yè)以小規模為主，產(chǎn)品設計、研究、開(kāi)發(fā)環(huán)節薄弱。我國的定量包裝工業(yè)過(guò)去長(cháng)期處于一種生產(chǎn)力水平低下、主體技術(shù)不高的狀況，大部分企業(yè)目前仍然處于互相照搬照抄國內外技術(shù)，降低生產(chǎn)成本的原始經(jīng)營(yíng)階段。更有一些作坊式的小企業(yè)用一套圖紙存活，一味地追求低成本，嚴重擾亂國內市場(chǎng)。企業(yè)沒(méi)有自主知識產(chǎn)權，尤其是核心的控制技術(shù)，控制器是定量包裝機械的大腦，大多數企業(yè)卻需要從國外或合資、獨資單位購買(mǎi)。目前，我國的定量包裝設備已進(jìn)入調整產(chǎn)品結構、提高開(kāi)發(fā)能力的新時(shí)期。技術(shù)升級，產(chǎn)品換代是行業(yè)發(fā)展的重要課題。定量包裝機械的低水平發(fā)展將影響到整個(gè)定量包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況，爭取更大的國內和國際市場(chǎng)。
1.1 基本結構
定量包裝秤按稱(chēng)重方式一般可以分為有斗（凈重）秤和無(wú)斗（毛重）秤。
有斗秤工作時(shí)將需要稱(chēng)重的物料通過(guò)給料裝置添加到裝有稱(chēng)重傳感器的秤斗中進(jìn)行測重。有斗秤的承載裝置就是秤斗，安裝在秤斗底部的活門(mén)就是定量包裝秤系統的卸料裝置。秤斗可以采用在方形秤斗的底部設置一個(gè)或兩對開(kāi)活門(mén)的結構，使用氣缸驅動(dòng)活門(mén)卸料。有斗秤稱(chēng)重精度高，包裝速度快，且可以組成雙秤（及以上）系統，大大提高包裝速度。
無(wú)斗秤結構省去了秤斗部件，將稱(chēng)重傳感器直接安裝在下料斗和夾袋裝置上，工作時(shí)將物料直接放到夾在夾袋機構上的口袋里進(jìn)行稱(chēng)重。由于無(wú)斗秤省去了秤斗部件，大大降低了秤體的高度，適合包裝現場(chǎng)低矮的場(chǎng)合。但是，由于包裝材料（袋）重量的不一致性，無(wú)斗秤系統工作時(shí)每個(gè)稱(chēng)重周期必須測定稱(chēng)重單元的皮重變化。因此，在每個(gè)稱(chēng)重周期前必須由電腦稱(chēng)重控制儀表自動(dòng)“去皮”，由于“去皮”占用了數秒鐘的時(shí)間，使得無(wú)斗秤的包裝速度受到一定的影響。
定量包裝秤的基本結構是儲料倉、給料裝置、承載機構、灌裝裝置等部件組成。
其中給料裝置結構形式較多，主要有：電磁（電機）振動(dòng)式、重力（活門(mén)或插板）式、螺旋（絞龍）推進(jìn)式、皮帶輸送式、強流給料等。圖1中一部分也可以根據物料特性相互結合起來(lái)使用，通過(guò)在各種給料結構上采取相應措施產(chǎn)生符合要求的粗細給料組合，例如利用振動(dòng)和活門(mén)給料結合，利用給料槽的不同尺寸，利用絞龍或皮帶電機的不同速度等。
圖1 常用給料裝置工作原理示意
1.2 稱(chēng)重控制
1.2.1采用帶定值控制的通用稱(chēng)重儀表和可編程控制器（PLC）。
稱(chēng)重儀表來(lái)實(shí)現重量信號轉換處理、重量數值顯示、定值輸出等功能；而PLC則完成定量秤的邏輯控制功能。其工藝適應性較強，可通過(guò)修改PLC的程序實(shí)現包裝流程的改變及對外圍設備的控制。目前國內典型的有UNIPULSE 701儀表+PLC稱(chēng)重控制系統。
1.2.2采用定量秤專(zhuān)用控制器。
重量信號轉化處理、重量數值顯示、定值控制及定量秤的邏輯控制等功能均由此控制器完成。此種控制方式具有很強的專(zhuān)業(yè)針對性，定量秤所需的特殊功能要求及關(guān)鍵技術(shù)均可集成在此專(zhuān)用控制器中。
目前國內典型的有單片機為核心，并使用∑Δ（Sigma-Delta）技術(shù)的高精度A/D轉換器件，該器件將數字可編程增益放大器（PGA）、增益及零點(diǎn)校正電路、數字濾波電路和A/D轉換電路封裝在一顆高性能集成電路中，由于采用串行的I2C總線(xiàn)輸出，器件的體積變得非常小巧。A/D轉換可以高達24位，同時(shí)其采樣速度也可以達到4000次/秒，A/D數據輸出速度達到100次/秒或更高，線(xiàn)性誤差達到0.0007%FS。
2. 行業(yè)發(fā)展趨勢
2.1 全自動(dòng)機械系統
目前國產(chǎn)定量包裝秤主要以半自動(dòng)機械結構為主，國產(chǎn)全自動(dòng)定量包裝設備工作可靠性差、故障率高。市場(chǎng)所需高質(zhì)量的全自動(dòng)定量包裝設備主要依靠進(jìn)口。隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的不斷提高，國內的定量包裝設備的發(fā)展趨勢必將是由全自動(dòng)逐步取代半自動(dòng)，以極大的提高生產(chǎn)能力。因此，要求國內生產(chǎn)企業(yè)加大產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入，制造出高速、高精度、高可靠性的全自動(dòng)定量包裝設備，以滿(mǎn)足現代化生產(chǎn)需要。
2.2 智能化控制系統
目前國內使用的稱(chēng)重控制器是基于單片機設計的，受系統資源的制約，用戶(hù)界面單調，無(wú)法實(shí)現系統軟件在線(xiàn)升級，無(wú)法構筑PROFIBUS-PA現場(chǎng)總線(xiàn)，不能適應現代工業(yè)信息化管理的要求。由此要求定量稱(chēng)重控制系統由目前的單一功能向多種功能發(fā)展，逐步實(shí)現小型化、模塊化、智能化和網(wǎng)絡(luò )化。
目前國內專(zhuān)業(yè)定量包裝秤公司研發(fā)的新型稱(chēng)重控制器基于32位ARM微控制器設計，具有兩路稱(chēng)重傳感器模擬信號接口，可以同時(shí)對兩臺稱(chēng)重設備進(jìn)行控制；配置了觸摸式液晶屏，全中文顯示界面，提供了良好的人機界面，使操作更加方便；配置了RS232和RS485標準通信接口，可以直接與上位機稱(chēng)重控制軟件進(jìn)行通信，10M以太網(wǎng)接口滿(mǎn)足現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )化控制的要求；一個(gè)USB HOST 2.0接口可以把現場(chǎng)數據存儲到U盤(pán)上進(jìn)行備份和管理。
該新型稱(chēng)重控制器具有集成度高，運行可靠，人機界面友善，接口資源豐富，方便實(shí)現軟件系統升級和硬件系統擴充的特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足順應現代工業(yè)時(shí)代潮流發(fā)展的控制要求。
該產(chǎn)品在產(chǎn)品性能方面與傳統控制器相比具有明顯的優(yōu)勢：1、軟件能夠在線(xiàn)升級，用戶(hù)一次投資多重回報。2、圖形界面打破傳統模式，更加生動(dòng)、人性化。3、系統集成程度高，運行更加穩定，可靠。4、與傳統稱(chēng)重控制器相比，性?xún)r(jià)比高。
3. 結束語(yǔ)
每個(gè)定量包裝系統的具體方案的選擇應該根據物料特性、生產(chǎn)條件等綜合因素確定。本文所述的定量稱(chēng)重方法、控制方式和常用結構組合構成的定量稱(chēng)重系統在種子、糧食、化工、塑膠、飼料、醫藥、調味品等行業(yè)都得到良好的應用和推廣。實(shí)踐證明，根據用戶(hù)要求合理選擇配置、優(yōu)化設計后的定量包裝秤，其各項技術(shù)指標均能滿(mǎn)足企業(yè)包裝要求，且功能完備、可靠性高。進(jìn)口定量包裝秤投資大、維修困難、后期維護成本高等弊端已十分明顯。隨著(zhù)國內稱(chēng)重技術(shù)的不斷發(fā)展，不但國產(chǎn)定量包裝秤已是眾多生產(chǎn)企業(yè)的首選，更有許多定量包裝秤產(chǎn)品出口國外。
參考文獻
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（摘自中國衡器協(xié)會(huì )網(wǎng)站）
