發布時間：2022-11-05 11:14:12
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關鍵詞：自動化技術；包裝機械；應用
中圖分類號：F426文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2015)11(a)-0087-03
1我國包裝機械行業的現狀與存在的問題
1.1我國包裝機械行業的現狀
我國包裝機械的起步是在20世紀的70年代,當時我國的機械研究所在參考日本包裝機械的基礎上創造了我國的第一臺包裝機械。到如今,已經經過了將近40年的發展,取得了傲人的成就。包裝機械企業在我國民營和股份制的居多,占到了總數的80%以上,國有的包裝企業卻寥寥無幾。所以,雖然包裝機械已經成為我國機械工業中的支柱產業,卻仍然沒有太多的自主科技。改革開放以來,我國包裝機械的品種已經有超過1350種,但是大部分都不能直接投入到生產中,還處在測試和改善的階段,完全無法滿足市場的需求。和發達的國家相比,我國的包裝機械行業還有一定的差距,需要繼續完善和改革。
1.2我國包裝機械行業存在的問題
我國包裝機械行業存在很多問題,一些尖端的包裝機械還是從德國和日本等國進口。具體而言,我國包裝機械行業存在的問題主要有以下幾種。
(1)創新不足。我國包裝機械設計人員的素質不高。我國包裝機械的起步較晚,雖然發展得較快,但是并沒有掌握真正頂端的科技。設計人員應用的設計理論和參考的設計規范比較陳舊,滿足不了包裝機械設計創新的需求。而且,科學研究和產業結合不夠緊密。我國關于包裝機械設計的研究并不少,但很少能夠應用在實際的生產中。因此,我國包裝機械設計的相關研究無法及時地在生產中實踐,驗證其可行性。最后,我國包裝機械行業的資源配置不合理。我國對包裝機械的宏觀調控無法和包裝機械行業發展的速度相匹配,而且國有的包裝機械企業幾乎沒有,無法發揮社會主義集中力量辦大事的優勢。上述的幾種原因,導致了我國包裝機械行業的創新不足,阻礙包裝機械行業的發展。
(2)包裝機械設計的方法不足。我國包裝機械的模型模仿性質高,設計時,往往是根據任務設計書的特征,尋找同類型的樣機,在此基礎上設計自己的包裝機械。整個設計中創新的程度較低,參數模仿的痕跡很明顯。再者,我國包裝機械的性能指標不夠自主。我國包裝機械在確定設計任務后,機械設備的技能指標和技術性能的數據在很大程度上是仿造樣機的參數。因此,設計的包裝機械性能和樣機相比無太多進步之處。綜合上述的原因,我國包裝機械行業要想發展,必須提高自主創新的能力,提高包裝機械制造企業的內部管理,引入先進的技術,以此來給包裝機械行業注入新的活力,促進我國包裝機械的行業的發展。根據時代的需求和科學技術水平,將自動化技術引入到包裝機械行業是一個很好的方法,可以使包裝機械最大化地滿足市場的需求,在下文中將具體分析自動化技術在包裝機械中的應用。
2包裝機械中自動化技術的應用
計算機技術的發展影響了多個行業,表現在機械行業,最明顯的就是促進了其自動化的發展。通過計算機技術,可以實現機械系統本身信息的反饋和負反饋,從而滿足機械設備的自動化生產,降低了人力在生產中的作用。包裝機械并不是獨立的個體,從自動包裝到檢測是一整條的生產線。所以,自動化技術在包裝機械中的應用,也需要從不同的設備和元件分析。就以目前的情況而言,自動化技術在包裝機械中的應用主要體現在以下幾個方面。
2.1包裝機械的傳動系統
傳動系統可以將未包裝的物品運送到包裝機械中,然后將包裝好的物品傳送到指定的位置。所以,傳動系統是整個包裝機械實現連續工作的基礎。傳統的包裝機械,是通過控制電機來控制包裝機械的生產速度。但是在PLC和變頻器出現后,包裝機械的傳動系統將PLC和變頻器應用在其中,實現了傳動系統的自動化。當前較為先進的變頻器集合了計算機技術、控制技術和機電一體化技術等,它可以根據設備檢測到的信號主動調節速度和精度,極大提升了動作響應的速度和運行的效率?；谏鲜龅膸追N優點,包裝機械的傳動系統在應用了變頻器后取得了一定的發展,所以其使用的范圍愈發廣泛。目前,包裝機械行業應用的變頻器主要的品牌有西門子和施耐德等,我國還沒有較為成功的自主變頻器品牌。
2.2包裝機械的顯示器
包裝機械在應用自動化技術后,會有很多的模擬信號,這些模擬信號在被接手后會顯示在顯示器上,人們可以根據信號的特點來判斷包裝機械設備的運行狀態,然后直接在界面上進行相應的操作,這種信號再反饋給包裝機械,改變其生產的各種狀態。目前的包裝機械還是以文本顯示器為主,少數較為先進的包裝機械采用了觸摸屏的形式。顯示器是人為控制生產的重要環節,當包裝機械設備出現問題后,信號會最先反映在顯示器上,然后就可以實現人為調節的操作。也就是說,顯示器也同時相當于控制器,是人與包裝機械之間的信號轉換器。目前,這種人機操作界面的顯示器生產商主要是西門子和三菱等企業,我國也有一些品牌的人機操作界面顯示器,但是和德國與日本等發達國家還存在一定的差距。
2.3包裝機械的控制系統
包裝機械的自動化控制系統主要是通過PLC系統實現,PLC可以將人們編寫的程序語言邏輯化地反映在包裝機械的生產中。而且,PLC控制系統還有可靠性強、設計較靈活和操作簡單等優點。根據包裝機械行業的發展,PLC的應用極大提高了包裝機械的自動化程度,滿足了生產對包裝機械的需求。所以,PLC在包裝機械中的應用愈加廣泛,兩者相互促進。生產飲料包裝和方便食品包裝的包裝機械大多采用PLC的控制系統,變頻器和PLC共同支撐起了整個包裝機械的自動化生產。以目前的情況而言,在未來的幾年中,PLC還將是主流的包裝機械控制系統。包裝機械的PLC系統主要由三菱、西門子和施耐德等企業生產,基于PLC的優點分析,它在包裝機械中的應用會越來越廣泛,促進包裝機械行業的自動化發展。
2.4包裝機械中的模塊化設計
模塊化設計是包裝機械為了應對包裝機械生產較為單一的情況,同時,模塊化設計是一種用功能決定包裝機械設計的手段,它可以最大化滿足客戶的需求,應對市場的變化。這種設計也減緩了包裝機械更新換代的速度,用類似半智能化的設計手段來促進包裝機械的發展。通過包裝機械的模塊化設計,包裝機械在生產中有了更多的選擇,包裝機械的控制系統可以根據實際的生產需求切換到不同的模塊,實現包裝機械生產的自動化。將模塊化設計這種自動化的手段應用在包裝機械中的優點有很多,首先,可以建設包裝機械的設計環節。包裝機械的設計是一個復雜的過程,需要從多個需求入手,然后分別設計相應的功能,最后綜合機械設計的原則和指標,完成包裝機械的整個設計。但是模塊化的設計卻可以極大程度地簡化包裝機械的設計過程,原本的模塊是固定的,只要根據功能需求選擇相應的模塊,然后綜合在一起,就可以基本完成整個設計。其次,產品柔性程度高。模塊設計和機械設計不同,它可以獨立存在,隨時將最新的技術應用在自身。因此,模塊化設計的更新換代是極快的。在此基礎上,生產商可以通過模塊設計。再者,成本較低。模塊化的包裝機械在設計和制造的過程中都可以通過選用相應的模塊來完成,再加上設計的柔性較高,可以實現小批量的生產,降低了包裝機械的設計制造成本。由上述分析可以得出,模塊化設計這種自動化技術在包裝機械行業的應用,直接面向市場,在提高包裝機械自動化程度的基礎上,還很有利于包裝機械行業的發展。
2.5包裝機械中的檢測系統
包裝機械生產并不能夠包裝生產的有效性達到100%,所以還是會有廢品的出現。企業通過包裝機械生產的產品也有不合格的,要通過檢測系統檢測包裝出的產品是否合格,然后將不合格的產品挑出來。目前,包裝機械的檢測系統都是自動化進行的,首先傳動系統將包裝的成品運送到檢測的指定位置,然后通過探傷等檢測手段,檢驗產品的合格性。若產品合格,傳動系統將成品運送到下一個環節,若不合格,將用機械手臂把不合格的產品挑選出來。整個過程都是自動化地進行,無需投入太多的人力。傳統的包裝機械生產成品檢驗是通過人力完成,效率很低,而且有極大的錯誤率,企業不僅需要投入大量的資金,還無法保證產品的質量。自動化檢測應用在包裝機械行業后,改善了整個包裝機械成品檢驗的過程,提高了檢驗的可靠性,也提高了生產的效率,降低了企業的投入。自動檢測技術其實是傳感器和計算機系統的結合,檢測到的信號通過傳感器率先反饋給計算機系統,然后計算機系統根據收到的信號做出邏輯判斷,發出不同的指令,指揮機械的運作。上述的幾種都是自動化技術在包裝機械中的應用,包裝機械作為配套的設備,若想滿足市場的需求,必須繼續再度提高自身的自動化水平,盡量將自動化技術應用在每一個可能的設備和環節中。
3我國包裝機械行業發展對自動化的要求
3.1包裝機械自動化發展趨勢
包裝機械行業還在快速的發展中,各種新的思想和技術都在不斷地應用在包裝機械中。具體而言,包裝機械自動化發展的趨勢主要體現在以下幾點上。
(1)生產效率的不斷提高。包裝機械生產產品的效率越高,生產成本就越低,這是企業一直追求的目標。所以,自動化在包裝機械中應用的趨勢是不斷提高其生產的效率。
(2)適應產品的變化。商品的包裝變化性很強,所以要求包裝機械有很強的柔性,能夠適應包裝物品的變化。換言之,當商品的要求發生變化時,不用相應地更換包裝機械的生產線,只需做出相應的調整即可。
(3)故障少,易排除。自動化技術的應用可以提升計算機系統在包裝機械中的作用,方便故障的診斷和排除。包裝機械自動化發展的趨勢要求輸入指令后計算機系統能自主地檢測其中的故障,也可以通過遠程診斷排除設備的故障。
(4)有一定的自動識別能力。包裝機械的生產效率要提高,必須具備一定的自動識別功能,該功能通過傳感器和邏輯程序實現,如上文分析的PLC系統主要就是為了滿足包裝機械的自動識別要求。增加自動識別能力后,包裝機械的整個生產就可以在一定的范圍內成為獨立的個體,滿足生產的各種需求。
(5)污染少。當前發展的經濟是可持續發展的經濟,要求生產中產生盡可能少的污染和垃圾,同時還要求在同等消耗的前提下生產盡可能多的產品。因此,包裝機械自動化發展的趨勢也包括著減少環境污染的要求。
3.2包裝機械發展對自動化的要求
包裝機械行業發展的趨勢是向著生產的高效率、柔性強、故障易排除、有自動識別能力和污染少的方向。所以,相應的包裝機械發展對自動化技術也有了一定的要求,具體如下。
(1)傳感器技術。傳感器技術是收集和接受信號的基礎,也是實現及其內部自主控制的基礎。因此,要提高包裝機械行業的自動化程度,必須加強傳感器在其中的應用。
(2)物流自動化技術。物流自動化技術是整個包裝生產線傳動的基礎,因此物流自動化可以將包裝生產連成一個整體,大幅度節省人力和物力的輸出?；诖?必須加強物流自動化技術在包裝機械中的應用,提高其自動化的程度。
(3)安全檢測技術。檢測技術是傳遞信號的基礎,檢測設備通過各種手段將檢測到的數據轉換為信號傳遞給傳感器,再通過計算機的處理形成新的指令,指揮包裝機械的生產動作。因此,安全檢測技術在包裝機械的自動化中也是必不可少的一部分。
4結語
隨著時代的發展,機械行業的要求也來越高。在包裝機械行業,其更新換代的速度較快,對機械設備的柔性要求很高。因此,要滿足市場的需求,必須加快包裝機械自動化程度的發展。我國包裝機械行業的起步較晚,要趕上發達國家的步伐,必須將智能化的概念引入到包裝機械中,應用機電一體和自動化等技術,實現生產效率的提高和智能化的生產。文中研究的包裝機械自動化只是包裝機械自動化發展的一部分,還有更多的技術值得我們研究。相信隨著科技的發展,包裝機械必將滿足所有的市場需求。
參考文獻
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[4]王海濤.自動化技術在包裝機械行業中的應用研究[J].中國包裝工業,2015(Z2)：105.
【關鍵詞】自動化;包裝機械;控制系統;設計方法
工業發展帶動包裝機械行業整體水平的提升。隨著包裝機械需求的進一步擴大，市場競爭也將會越來越激烈。為了能夠實現包裝機械控制系統自動化發展滿足工業多樣化需求，在現代科技引導下強化包裝機械控制系統自動化水平。能夠根據社會市場的需求開展自動化包裝機械控制系統設計分析。
1自動化包裝機械控制系統設計特點
1．1單獨計算機控制
利用計算機系統對機械手進行控制，保證機械手能夠完成較為復雜的包裝動作。計算機系統能夠拍攝和監控機械手的工作方式，發出相應的指令控制機械手完成包裝機械的裝配等，并且保證包裝質量符合工業生產需求。
1．2分辨材質
自動化包裝機械控制系統能夠獲取到基本的包裝材料材質狀況，這是完善人工分辨的重要方式。包裝機械控制系統自動化利用探測器等通過計算機進行材質的高分辨分析，及時的獲取到材質發生的變化，自動檢驗材質質量，并且顯示在計算機顯示屏中。人們對自動化包裝機械控制系統的設計越來越重視，提出了要求也在不斷地提升。在這種情況下要展現出自動化包裝機械控制系統的靈活性就要通過計算機等才能夠實現。
2自動化包裝機械控制系統靈活性體現
自動化包裝機械控制系統在生產數量上能夠實現成批量生產，并且保證整臺設備都利用單元組合完成，適應不同產品的變化需求。在基礎單元上通過不同組合完成包裝形式的轉換，機械在進行包裝過程中需要通過多種機械手共同完成，并且由監控系統進行指揮，通過不同的指令完成相應的動作。在設計效率上要利用計算機仿真技術縮短包裝機械研發周期，建立對應模型將不同的設計元素融入其中，計算機數據庫能夠自動合成立體模型。在數據指標出現問題的時候立體模型能夠自動進行調整顯示出當前的生產率。完成生產線各個環節的匹配，根據用戶的需求對模型進行修改。
3自動化包裝機械控制系統設計
3．1模塊化
自動化技術已經成為包裝機械控制系統設計的重要制造方式，根據包裝機械的特點運用一體化技術提升包裝機械控制系統自動化效果。包裝機械控制系統自動化將會實現生產效率和質量的整體性提升。模塊化體現出的先進性思維能夠根據包裝機械控制系統功能進行不同組合的設計，使對應的功能得到進一步的強化。全面的展現出自動化包裝機械控制系統的柔性，不同功能下組合的產品在結構和性能上適應性會更加的明顯。
3．2傳動系統
自動化包裝機械控制系統模塊在設計的時候需要調整工藝速度，特別是在電機運行過程中根據周期性變化對傳動系統采用多伺服軸進行控制，完成對應的包裝傳動。傳動系統通過各個部分的配合將會組合成新的產品。單獨伺服電機在控制電機驅動上會保證對應軸與位置速度的協同效果，要控制在轉動過程中產生的慣性，同時降低對伺服電機的影響?？偩€型運動控制器的應用能夠為構建傳動系統擴展以太模塊。
3．3人機界面
自動化包裝機械控制系統人機界面的設計要體現出大數據理念，能夠及時的對設備運行數據進行獲取。針對機械故障燈進行詳細的數據記錄，在一般情況下人機界面采用的是觸摸屏，在管理功能上能夠與PLC進行有效地配合，同時在生產參數的設置上也要進行整體性監控，這樣能夠保證用戶在更換產品的時候找到相對應的設備。人機界面的設置需要按照產品需求進行更換，在配置方法的選擇上要體現出工藝參數自動效果。
3．4運動控制
運動控制能夠滿足自動化包裝機械控制系統的設計要求，能夠更為準確的對包裝機械的運行進行定位，保證運動效果和速度同步。運動控制在伺服電機的應用上會自動進行功能調整，在低振動、速度快的前提下完成伺服電機的高效運行。運動控制在包裝機械控制系統中建立的自動控制核心將會改善單一電機運行，實現多獨立伺服電機的驅動。對包裝機械控制系統自動化進行精準控制，多軸編程會增強控制系統運行的穩定性。代碼編寫程序也會控制產品更新時間，使整體設備工作效率持續的提升。程序設計要能夠抗干擾，包裝機械控制系統子系統要考慮相互協調性，同步控制下完成系統誤差的降低形成的軸合成運行趨勢將會更好地避免產品誤差的出現。自動化包裝機械控制系統設計要具有創新性，只有在新思路下才能夠實現工藝流程的簡化，產品與包裝機械實現一體化。在激烈的市場競爭中突出自動化包裝機械控制系統設計創新性會滿足新產品更新速度利用有限的條件完成系統開發。
4結語
實現包裝機械控制系統自動化再設計方法上要符合現代工藝特點。包裝機械行業在工業配套建設中具有重要的作用，實現工業產業結構調整，提升產品附加價值。自動化包裝機械控制系統能夠改善包裝機械行業整體落后局面，實現包裝機械昂也快速高效發展。自動化技術的應用使包裝機械企業在激烈的市場競爭中的優勢更加的明顯，包裝設備的總體水準也會在自動化控制系統影響下持續的提升。自動化包裝機械控制系統設計會降低資源消耗，實現結構設計規范化，在短時間內完成包裝機械行業的轉型。包裝機械控制系統自動化設計一直都是整體行業發展關注的重點。
參考文獻:
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［2］唐家會．探究自動包裝機械控制的系統研究與開發［J］．科教導刊(電子版)，2017(6):159～160．
隨著我國經濟的快速發展，國內居民的購買力水平和消費意愿也逐步增強，消費觀念將趨向進一步提高生活質量，飲料、酒類、食用油及調味品等液態食品的市場需求也將隨著經濟的發展和人們生活水平的提高穩步增長。而下游行業的快速發展以及人們對生活品質的追求，必然要求企業投入相應的包裝設備以滿足生產的需要，同時也將對包裝機械的高精度、智能化、高速化水平提出更高的要求，因此我國液態食品包裝機械將呈現出較為廣闊的市場前景。
分布式伺服技術是重要趨勢 相關數據顯示，食品和飲料行業在國家經濟中占有重要地位，在世界范圍內投資比重也很大，同時是包裝機械的最大買家，占有大概60%份額。
近日，德國貿易協會VDMA表示，世界包裝機械多年來一直在不斷增加。2008年全球包裝機械市場已達146億歐元（約206億美元），2009年由于經濟衰退抑制了需求和出口下降，但從2010年開始全球市場出現了好轉。全球工業分析家GIA報告顯示，2010的全球包裝機械市場達到325億美元，在新興市場的需求帶動下，預計2015年銷售額超過400億美元。MPI集團報告說，雖然世界各地的制造工廠繼續下調產能，但也有近一半企業計劃增加生產設備方面的支出。MPT特別提到，降低能源消耗的分布式伺服技術系統將是包裝機械的一個趨勢。
灌裝生產線越來越被需要
眾所周知，灌裝機的應用可以實現食品、醫藥、日化企業的高量生產，進而幫助生產企業實現高速生產的目的。過去灌裝生產線的系統有不少缺點，包括采購成本高、設備大而重、安裝困難、維修費用高等問題。
現在，灌裝生產線的缺陷已經被先進的科技和新的灌裝生產線系統取代，越來越多的企業開始關注和使用灌裝機生產線，他們開始認識到灌裝生產線能夠為其帶來的好處。灌裝生產線在食品、醫藥、日化生產企業中扮演著重要的角色，優化灌裝生產線直接關系著產品的質量和生產的效率，因此成為各大生產企業不得不關注的話題。
節能可回收、高新技術智能化
通過模擬、引進改性塑料技術手段跟資金以及全球化采購等門徑，我國包裝機械制作程度跟工業設計水平得以快捷進行。但是，國外公司獨占的表象依然存在。同時，很多公司都不是以出產單一商品為主，對包裝機械的需要也不僅僅局限于一個品種。不難預測，未來包裝機械行業的主流發展方向，應該是節能可回收、高新技術智能化。目前中國制造的立式包裝機、二次包裝機、給袋包裝機、重袋包裝機、真空包裝機、包裝生產線、自動稱量機等包裝技術水平處于國際前列，當然要實現世界頂級包裝技術，還是需要不斷提高研發水平以及優化包裝技術。
包裝行業進入微利時代
飲料包裝作為飲料市場不可或缺的組成部分，在飲料走勢持續見漲的形勢下貌似前景看好，但受到飲料市場價格戰的影響，包括國際知名品牌在內的飲料企業對包裝成本控制的近乎苛刻，使國內的飲料包裝生產商幾乎無利潤可言。同時受到上游產業（原材料）、同行業競爭以及下游企業（客戶）三個層面的利潤擠壓，包裝行業正在經受微利時代的嚴峻考驗，經濟實力薄弱的企業將面臨更大的生存壓力，包裝企業之間也將通過兼并重組的方式擴大產業規模，提高整體競爭力。
而我國國內液態食品包裝機械市場競爭狀況則表現為高、中、低端三個層次：低端市場主要是數量眾多的中小企業，生產大量低水平、低檔次、價格較低的產品，這些企業大量分布在浙江、江蘇、廣東和山東等地區；中端市場是有一定的經濟實力及新產品開發能力的企業，但它們的產品仿制多、創新少、整體技術水平不高，且產品的自動化水平較低，無法進入高端市場；而高端市場中已經出現能夠生產中、高端產品的企業，他們生產的部分產品已經達到了國際先進水平，能夠與大型跨國公司的同類產品在國內市場及部分海外市場進行正面競爭，如江蘇新美星、廣州達意隆等。
關鍵詞 包裝工程；包裝機械；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B
文章編號：1671-489X（2015）12-0147-02
Discussion on Teaching Reform of Course of Packaging Machi-nery in Packaging Engineering Specialty//SONG Xiaodong
Abstract This paper puts forward the scheme of teaching reform for packaging machinery course in Packaging Engineering Specialty. Through the analysis of the present situation of packaging machinery teaching， put forward the reform from the teaching materials， teaching content， teaching methods and experimental practice etc.
Key words packaging engineering； packaging machinery； teaching reform
包裝工程這一本科專業起始于20世紀80年代，試辦至今已有30多年的時間了。在這30多年的時間里，我國的包裝高等教育取得很大的發展，受教育面越來越廣，學科體系逐步完善[1]。雖然我國的包裝機械行業取得長足發展，但也要看到我國與西方發達國家所存在的差距[2]。這就要求包裝工程專業努力培養包裝機械方面的人才，從而促進我國包裝行業更好、更快地發展。
我國高校的包裝工程專業都要開設包裝機械這門課程。由于它的重要性，很多高校的包裝工程專業把這門課程列為重點教學的內容。它與包裝工程專業開設的包裝材料、包裝流通、包裝容器、包裝測試、包裝裝潢、包裝印刷、包裝管理等課程組成一個完整的體系。
隨著科學技術的快速發展，包裝機械的教學也要進行改革以適應新的要求。如何對現有的教學模式進行改革，如何讓學生更全面、系統地掌握知識，成為本文探討的重點[3]。
1 包裝機械教學現狀分析
課程設計不合理 目前，河南科技大學的包裝工程專業屬于非機械專業的工科專業，學生在學習這門課程之前掌握的機械類知識較少。這就造成學生在學習的過程中缺乏學習興趣，沒有積極性，從而導致學生陷入聽不懂不學習更聽不懂更不學習的惡性循環。
課程內容更新慢 包裝機械行業是個快速發展的行業，新技術、新設備不斷涌現。但是由于包裝機械類的教材較少以及更新速度慢，導致學生選用教材較老，學習內容跟不上時展。
實習及課程設計周期短 由于區域限制，學生參觀實習工廠較少，并且設備老化現象嚴重。在課程設計方面，由于掌握的機械類知識較少，造成學生學習興趣低下，沒有積極性。同時由于時間短，也達不到目的要求。
2 包裝機械教學改革措施
精選教材和授課內容 合理地選擇教材以及參考書籍，對于剛剛接觸新知識的學生來說更加有利于知識體系以及思維方式的培養。目前，本專業所選用的教材為印刷工業出版社出版，孫智慧主編的《包裝機械概論》一書。這本教材無論在內容體系還是編寫的特點上，都比較適合教學的需要。但在教學過程中也發現這本教材與教學大綱及培養方案中的要求有不相符的地方。這就要求教師在本門課的教學過程中做到及時的查漏補缺。因此，根據教材的特點以及實際教學的需求，筆者建議按以下內容進行教學。
第一章：主要講解本門課程的緒論，包括包裝機械的概念、分類，包裝機械分類和型號編制方法，包裝機械工業概況，包裝機械的組成和特點等基礎知識。
第二章：主要講解常見的充填機的分類，以及容積式、稱重式、計數式等典型計量裝置的結構及工作原理。另外，塊狀、散體類固態物料的供送裝置作為補充知識。本章是重點講解的章節。
第三章：主要講解灌裝機的組成以及工作原理，幾種常見的灌裝機的主要部件和工作原理。另外，液態產品常用的灌裝方法作為補充知識。本章是重點講解的章節。
第四章：本章需要了解各種封口機的類型、工作原理和特點；掌握各種封口機執行機構的結構原理；了解各種封口機的適用范圍及選用原則。
第五章：本章需要了解常見裹包機械的概念及分類，進而掌握常見的裹包機械的工作原理及過程。另外，卷筒材料供送裝置、典型執行機構的工作原理及設計要點作為補充知識。
第六章：本章主要講解幾種常見的多功能包裝機的結構以及工作原理。另外，常用的制袋成型器的設計與計算、橫封器以及縱封器的設計與計算作為補充知識。本章是重點講解的章節。
第七章：本章主要講解貼標機的分類以及貼標方法，幾種常見貼標機的工作原理與執行機構。
第八章：本章主要講解清洗、殺菌機械。另外，干燥機械作為補充知識。
第九章：本章主要講解捆扎、集裝機械。
第十章：本章主要講解多功能包裝機。
選擇合理的教學方式和教學手段 通過參考本門課的教學大綱和培養方案，制訂適用于本門課的教學方式和教學手段。在教學的過程中理論與實踐分開教學，但不能只講理論而忽略實踐，這樣會使學生缺乏動手能力；也不能只講實踐忽略理論，這樣容易使學生理論基礎薄弱，也就偏離了本門課程的基本培養目標。因此，就要求教師在講授包裝機械課程的時候要全面把握，讓教學過程生動、有趣、富有吸引力。同時，教師要整體把握課程中章節與章節之間的聯系，從而讓學生在學習的過程中能把握知識體系。在實驗和實踐環節中，教師要引導學生學會利用理論知識來解決實際問題，同時學會利用實驗中觀察的東西來夯實理論知識，以此激發學生學好這門課程的興趣以及信心，從而體現學生是學習的主體，注重創新意識的培養，充分發掘學生積極探索與研究的潛力[4]。
本門課程以往的教學方式是以板書的形式進行的。這樣的話，教師和學生之間缺乏交流。并且本門課程中包含大量的機械和機構圖，只能對照課本來講解，缺乏生動性和趣味性，學生只能被動地接受知識。
通過改革，現在學校選用多媒體進行理論教學，這就要求教師在制作多媒體課件的時候一定要突出重點，充分利用圖片、聲音、視頻等資源。這就要求教師在制作多媒體時首先不能照搬、照抄課本上的知識。有些教師就是直接把課本上的東西掃描下來然后復制到多媒體課件中，雖然這樣會縮短課件的制作時間，但是有照本宣科嫌疑，并且不容易吸引起學生的興趣。其次就是要求課件不能制作得過于眼花繚亂，這樣會分散學生上課的注意力，教學效果也會不理想。因此，教師在多媒體課件的制作上應把握：每張課件上文字不要太多，要精練；合理安排講授內容的次序；盡量使用圖片、聲音、視頻等資源；突出重點。
在教學過程中，教師要加強與學生的交流，要進行互動。教師不能總是自顧自地講授，而是應該在講授過程中提出問題，讓學生嘗試去解決問題，然后針對問題的解決方式再提出為什么要這樣解決，這樣解決的優勢在哪里，一步一步地引導學生自己去發現問題的本質和知識的根源。這樣不但增加了學生學習的興趣，而且也掌握了知識。
通常在講授完一次課程以后，直觀上學生會以為自己已經聽懂了，但實際上由于他們的知識范圍和理解能力所限，不能完全掌握已學的知識脈絡。對于這個問題，通常的做法是：首先，通過預留作業的方式要求學生盡量在課堂以外復習鞏固已學的知識；其次，在下次課講授新內容前復習舊內容。
強化實驗與實踐環節 包裝機械課程是一門非常注重實驗和實踐的課程，它的內容都和工程實際相關。合理地安排和強化實驗和實踐的教學，不但有利于學生掌握理論基礎，而且有利于培養和增強學生參與工程實踐的能力。本門課程共安排以下幾個實驗：振動供送裝置實驗、封口包裝實驗、多功能包裝機實驗及捆扎機實驗。學生通過自己操作這些實驗，不但可以提高動手能力，還可以提高分析能力、判斷能力和推理能力。
本門課程結束以后還會安排學生去工廠參觀實踐。通過工程實際的參觀，學生可以全面把握本門課程的應用場景及應用范圍，另外對所學習的知識可以進一步的鞏固。
3 結束語
教學中課程改革的決策是個漫長和復雜的過程。這個決策既要包含以往的教學經驗以及學生認知能力的變化，也要包括包裝機械行業的發展現狀和趨勢等因素。通過這門課的改革，不但要讓學生掌握扎實的理論基礎，同時也要在實踐中提高學生的動手和創新能力，這樣才能達到培養出社會需求的人才的目標。
參考文獻
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【關 鍵 詞】機械設計 現代機械設計方法 包裝機械
【中圖分類號】TB486【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0179-01
我國的包裝機械行業起步于20世紀70年代，在80年代末和90年代中得到迅速發展。已成為機械工業中的10大行業之一，無論是產量，還是品種上，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業的快速發展提供了有力的保障。目前，我國已成為世界包裝機械工業生產和消費大國之一。但在包裝機械設計領域，絕大多數設計人員仍沿用傳統的設計方法。隨著科學的不斷發展以及市場競爭的加劇，客戶的需求也越來越高。體現在以下幾個方面：為了滿貨期和降低生產成本的需要以及包裝機械和生產機械相銜接必須提高生產效率；為了更好地適應新變化的需要，包裝機械要具有高的柔性和靈活性；當設備出現故障時，能進行遠程診斷服務；利于環境保護、噪聲、粉塵和廢棄物少；設備購置投資盡可能少，價格要盡可能低。而傳統的設計方法根本無法滿足這些要求。
1、現代機械設計方法
為了尋求保證設計質量、加快設計速度、避免和減少設計失誤的方法和措施，并適應科學技術發展的要求，使設計工作現代化，引發了現代設計方法的研究。現代設計方法的特點是動態的、科學的、計算機化的方法。它將那些在科學領域內得到應用的所有科學方法論應用到工程設計中?，F代設計方法實質上是科學方法論在設計中的應用。冠以“現代”二字是為了引起重視，其實有些方法也并非是現代的。可歸納為下列具有普遍意義的方法：信息論方法、系統論方法、控制論方法、優化論方法、對應論方法、智能論方法、壽命論方法、離散論方法、模糊論方法、突變論方法、藝術論方法。把以上現代設計方法應用到機械設計中來，則稱其為現代機械設計方法。
2、現代機械設計方法在包裝機械設計中的應用
首先在設計理念上要借鑒先進國家的經驗，以用戶的需求為設計的目標，并結合柔性設計、模塊化設計的理念，一機多基本一樣，但設計階段側重點不同如：總體設計時，要全面考慮整個包裝機系統的布局、運動協調性、造型設計、人-機環境以及裝箱運輸等。模塊化設計是一種先進的設計方法，它的核心思想是將系統根據功能分為若干模塊，將包裝機中同一功能的單元設計成具有不同性能、可以互換的模塊，通過模塊的不同組合，使包裝機多功能化、系列化。采用這種方法的優點是：（1）使包裝機更新換代速度加快。因為新機型的替代，往往是局部改進。將先進技術引進相應的模塊，比較容易實現局部改進；（2）縮短設計周期。當用戶提出要求后，只需更換模塊，或設計制造部分模塊，即可得到新的機型，滿足用戶需求；（3）降低成本，便于維修；（4）性能穩定可靠。另外現代包裝機設計應該滿足“綠色設計”，即人性化設計的要求。它是面向質量設計、裝配設計、制造設計、維修設計、可靠性設計的綜合設計。我國人口眾多，人均消費水平比發達國家低，而且城鄉差異較大，包裝系統的設計應以價廉物美為主，不能盲目追求高精尖。要考慮到可靠性、安全性、環保性、低噪音等各方面的因素。充分體現原理優化、結構優化、制造優化、造型優化。
3、包裝機械可靠性的設計方法
機械可靠性設計可分為定性可靠性設計和定量可靠性設計。所謂定性可靠性設計就是在進行故障模式影響及危害性分析的基礎上，有針對性地應用成功的設計經驗使所設計的產品達到可靠的目的。所謂定量可靠性設計就是充分掌握所設計零件的強度分布和應力分布以及各種設計參數的隨機性基礎上，通過建立隱式極限狀態函數或顯式極限狀態函數的關系設計出滿足規定可靠性要求的產品。機械可靠性設計方法是常用的方法，是目前開展機械可靠性設計的一種最直接有效的方法，無論結構可靠性設計還是機構可靠性設計都是大量采用的常用方法。可靠性定量設計雖然可以按照可靠性指標設計出滿足要求的恰如其分的零件，但由于材料的強度分布和載荷分布的具體數據目前還很缺乏，加之其中要考慮的因素很多，從而限制其推廣應用，一般在關鍵或重要的零部件的設計時采用。機械可靠性設計由于產品的不同和構成的差異，可以采用的可靠性設計方法：預防故障設計、簡化設計、余度設計、耐環境設計、權衡設計等，將這些方法應用到包裝機械設計中去即為現代包裝機械可靠性設計，當然，機械可靠性設計的方法絕不能離開傳統法，如機械計算機輔助設計、有限元分析等。
目前，微電子技術、信息技術、網絡技術、材料科學等學科迅猛發展，而且不斷向機械工業滲透?，F代設計技術也不斷地與機械設計技術相結合，向集成化、敏捷化、網絡化、智能化的方向進一步發展。在包裝機械設計中引用現代機械設計方法，使得包裝機械的設計周期大大地縮短，提高了產品的性能，而且還有助于經濟效益的提高。隨著設計新手段、新方法、新技術不斷地涌現，廣大技術人員應不斷更新設計思維，采用現代設計技術，真正提高產品的開發能力和設計水平，以增強市場競爭力。
參考文獻
[1] 梁尚明，殷國富.現代機械優化設計方法.北京：化學工業出版社， 2005
關鍵詞：包裝機械；自動化技術；
一、包裝機械設備自動化技術
包裝機械設備按復雜程度可分為：簡單、半自動和全自動三大類。而全自動包裝生產線設備主要由二大部分組成：全自動包裝設備和全自動碼垛設備。
1.1全自動包裝設備
全自動包裝機由自動上袋系統、包裝秤（視需要可設計為單秤或多秤）、平臺、整形設備、拆邊機、批號及生產日期打印機、輸送機（含倒袋輸送機、立袋輸送機和平袋輸送機），還可設置收塵裝置等組成。自動上袋系統是全自動包裝和半自動包裝的主要區別。自動上袋系統對包裝袋的質量要求比較嚴格，當包裝袋涂膜不符要求時，自動上袋系統的故障率隨包裝袋質量下降而上升。如果非出口產品、貴重產品及對產品包裝有嚴格要求的物品包裝，從降低包裝袋的成本和包裝機的價格著想，建議采用半自動包裝機。自動包裝機，每小時可包裝500kg的物品500袋，最大可達800袋到1200袋；稱重精度達0.2，最高可達0.1。
1.2全自動碼垛系統
全自動碼垛系統由碼包機、垛型加固機、物品姿態控制裝置、輸送系統、控制系統等部分組成。全自動碼垛系統有高架式和低架式兩種形式。高架式碼垛機的班產量大于低架式碼垛機的班產量。碼垛按每層五袋，每袋40-50kg，每垛40袋計算，則每小時可碼垛600袋，最高可達每小時碼垛1200袋。全自動碼垛機配叉車儲運，則有裝車機動靈活，運輸、碼垛、拆垛、搬移等任務都可實現機械化操作。使作業時間大為縮短，作業勞動強度大大減輕。一條全自動包裝碼垛生產線，建議操作人員2-3人為好。
對于年產量大于10萬噸的企業，采用全自動包裝碼垛，可以產生極大的經濟效益和社會效益；年產量在5萬噸至10萬噸的企業，也有明顯的經濟和社會效益；年產量在5000噸以上的企業，建議采用半自動包裝碼垛生產線，也可獲得大的經濟和社會效益。
1.3 全自動包裝碼垛生產線
全自動包裝碼垛生產線的特點：
（1）自動化過程已逐步實現。包裝材料或包裝容器的自動整理、輸入以及產品的輸出；單機及機組和生產線的自動協調工作和故障的自動處理；對包裝質量的在線自動檢測和自動剔除不合格品；為適應多品種、小批量生產包裝設備的實際需要，可實現柔性化自動包裝碼垛。
（2）包裝碼垛設備成套性較強。包裝設備多為連續作業的單機聯動線和機組，成套性較強，其成套方式有：把具有不同功能的單機或機組與輔助設備配套成龍為連續作業；設計制造具有多種功能的作業線，現代化生產中包裝機械不僅將制袋、充袋、封口、稱量、碼垛、運輸等功能組合在一起，而且將清洗滅菌、計量、貼標、打印、檢測和傳遞輸送等功能也結合起來組成成套作業。
（3）可靠性較高。全自動包裝線系統功能多，工位多，機構復雜，要求運動準確，動作迅速、協調，工作可靠。在現代化工業生產中包裝設備已是生產流水線上的關鍵設備。為此采用了必要的檢測和監控措施，對故障及時顯示或報警，針對常見故障和誤操作，設置安全防護措施，使設備即使在意外情況下也不致損壞。在報警發出后，由操作人員干預，使設備恢復正常運轉。
1.4 半自動包裝系統
由于產量及其他原因，由人工完成如供袋和封口作業，有時不要求進行在線整治、質量復核、檢測、打印和垛型加固等作業，這時系統也稱為半自動包裝系統。
二、包裝線對自動化裝備的需要
2.1包裝線對自動化裝備的需要
很久以來，包裝生產線只到把物料包裝好為止，尤其是25kg 以上的重袋包裝更是如此，至于后續的搬運工作則完全由搬運工人來完成。造成這樣局面有多方面的原因，但主要是我國生產力水平較低，勞動力便宜，資金缺乏，科研人才少，管理落后等。包裝行業存在的問題要想進一步發展以及參與國際競爭還必須找出自身缺點和不足，縱觀20余年的發展過性，不難發現我國包裝機械行業中存在某些明顯的不足，概言之有以下幾點：
（1）低水平產品重復生產多。如小型自動封口機、真空包裝機、小型灌裝機、小食品生產設備等。這些設備技術難度小、成本低、起步快。因此，不少企業選中它做“入門”產品，以此積累資金再展鴻圖。這樣，就造成產品不可避免地重復，產品積壓賣不出去，自然又影響設備的更新，最終使得生產水平難以提高。
（2）高技術含量的產品尚未有人生產。如高壓殺菌設備，連實驗室階段也未進入；又如多層共擠設備，其共擠頭也是從美國購來配套的。
（3）自主開發能力較弱。一方面是我們企業起步較晚，還未摸清市場的規律；另一方面是科技力量薄弱，高科技人才資源不足，掌握先進的設計、應用CAD的人還不多，許多企業是看好別人已生產的產品市場不錯，買來圖紙依樣畫葫蘆，結果不理想。有的企業照搬國外產品測仿，達到了樣機水平則稱為“國際先進水平”，實際上是早已淘汰的產品。如均度機，人家已有適應高溫、高壓、高粘度物料的，均質粒度可達1um， 的設備問世，我們還拿3um的普通設備標上國際先進水平。這樣固步自封影響了產品的開發，即使有新產品，其檔次也不高。又如，由于目前科技迅猛發展，超細粉狀或準納米級粉狀的包裝流動性很差，應該研究提高流動性的機構，以滿足自動生產線的要求。
2.2包裝自動化的需要
為了改變包裝行業現狀，對包裝裝備的自動化有以下要求或者發展趨勢：
（1）機電儀綜合技術是包裝碼垛生產線的發展主流。自動化程度是衡量包裝機械技術水平的重要標志。其內容包括工藝過程、工藝參數、物料流動、產品質量、運行故障、安全防范等的自動控制和包裝物、包裝袋或容器、包裝產品、包裝過程的自動檢測兩個方面。由于大量采用了微電子、遠紅外、傳感等高新技術，特別是微型計算機的應用，使水平迅速提高，從而減少了人工操作，提高了包裝質量。
（2）在促進單機高速化的同時，注意提高系統的效率。高速化是提高包裝機械生產效率的主要途徑，為此，不斷提高包裝速度已成為總的發展趨勢，其主要途徑是在提高自動化水平的同時不斷改進結構。還將更多的注意力投向提高整個包裝系統的生產效率，使高速化向深層發展，使包裝系統更加經濟合理。
關鍵詞:包裝機;電加熱器;自動斷電;斷路故障
中圖分類號:TP277 文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2009)21-141-03
Design and Application of Measuring and Control Device of
Open Circuit Fault in Electric Heater
LV Yuming,LIU Yingui
(Tianjin Electronic Information Vocational College,Tianjin,300132,China)
Abstract:In equipments such as automatic packing machine and bagging machines which required the electric heater to package plastic products,it is common that electric heater is often in open circuit fault.To detect the inductive voltage of the circuit by current is to determine whether the electric heater is working properly.Alarm output or host control can be realized by using opto-coupler device to determine whether the normal temperature controller is on/off.Electric heater circuit fault monitoring and control devices can automatically identify whether temperature heater is off and whether the electric heater is in open circuit.After trial on the packaging machine,the device of the performance parameters can meet requirements of packaging equipments and users.It also meets the requirement of packaging machinery equipment.
Keywords:packaging machines;electric heater;automatic power-off;open circuit fault
針對目前全自動包裝機、制袋機、塑料注塑機等設備均需電加熱器進行塑料產品的封裝,電加熱器燒斷(斷路)是設備使用中最常見的故障,一旦電加熱器出現斷路故障,不及時排除,輕則不能保證塑料成形產品的產品質量,重則會造成原材料浪費,增加企業運行成本。本技術及專利產品能正確判斷電加熱器是溫度升高自動斷電還是電加熱器斷路故障。
1 該裝置的研究意義
該裝置的研究意義主要來源于相關設備廠家(如包裝機械、制袋機械、注塑機械等)及產品的直接應用企業,這些企業的生產過程表明:
(1) 在包裝行業電加熱設備具有廣泛的應用市場。
(2) 電加熱器燒斷(斷路)是設備使用中最常見的故障。
(3) 電加熱器燒斷故障不及時排除,輕則不能保證塑料成形產品的產品質量,重則會造成原材料浪費,造成人力、物力資源損失,增加企業運行成本。
針對塑料包裝加工行業的需求,該裝置應達到下列要求:
(1) 電加熱器斷路檢測裝置能夠自動識別溫度升高加熱器斷電和電加熱器斷路故障。
(2) 電加熱器斷路后立即控制加工機器停止運行,給出報警信號。
2 該裝置提出的背景
中國是世界包裝制造和消費大國,在20世紀90年代后由于包裝制品工業發展的需要而出現了高速度發展,年平均增長率為30%[1],而塑料包裝在包裝產業總產值中的比例已超過30%,成為包裝產業中的生力軍,在食品塑料包裝、醫藥塑料包裝、化妝品塑料包裝、農藥塑料包裝及工農業生產各個領域發揮著不可替代的作用[2]。目前國內包裝機、制袋機、注塑機等電加熱類機械設備產量將大增,但它的電加熱器使用壽命卻僅有2~3個月,一旦加熱器出現燒斷故障,將造成原材料的浪費和使產品質量受到影響。
2.1 關鍵技術
包裝機上電加熱器一般由溫度控制儀表的觸點來控制交流電源通斷。當電加熱器溫度低于設定溫度時,溫度控制儀表的觸點接通,電加熱器溫度上升。當電加熱器溫度高于設定溫度時,溫度控制儀表的觸點斷開,電加熱器溫度下降。溫度控制儀表的觸點通斷,保證電加熱器工作在一定溫度范圍內。一旦加熱器出現燒斷故障,操作人員無法判斷是溫度升高加熱器正常斷電還是加熱器斷路故障造成的斷電。由于加熱器的熱慣性,溫度需延遲一段時間才降下來,這樣當操作人員發現產品不合格后,已造成百上千的產品浪費,使產品質量受到影響。電加熱器斷路檢測裝置應能夠自動識別溫度升高加熱器斷電和電加熱器斷路故障[3]。
2.2 國內外的現有技術情況
目前,國外智能溫度控制儀表中兼有低溫檢測及報警功能,而無加熱器斷路故障檢測,如日本富士、歐姆龍公司產品;國內某些企業生產的相關產品體積大、檢測及報警配置復雜、可靠性差、不便于安裝維護,不能很好滿足相關企業的需求。
2.3 市場需求量大,要求該技術產品性價比高、便于安裝
目前國內包裝機、制袋機、注塑機等電加熱類機械設備產量大增,用戶多為中小型企業。由于市場競爭激烈,特別是塑料加工機械成形產品的直接用戶更需要產品價格低、性能可靠、安裝維護方便的電加熱器斷路故障測控裝置以保證塑料包裝機械成形產品的質量。
3 該裝置的工作原理
電加熱器斷路故障測控裝置是串接于加熱器和溫度控制儀表觸點之間,主要用加熱器斷路(燒斷)的電流檢測和儀表觸開關點K通斷的電壓檢測。若儀表觸點K正常通斷,對本裝置沒有影響,無信號輸出;只有當加熱器出現斷路故障,本裝置才有信號輸出,再與其他裝置(顯示、蜂鳴、主機控制等)配合,實現控制功能要求。
系統配置示意圖如圖1所示。包裝機電加熱器斷路測控裝置,由觸點動作檢測電路、加熱器故障檢測電路、測控信號輸出電路及直流電源組成;橫封觸點動作檢測電路、縱封觸點動作檢測電路分別并接于橫封溫度控制儀表觸點開關(K1)和縱封溫度控制儀表觸點開關(K2)的兩端,用于對儀表觸點開關處的電壓檢測。當觸點開關K1和K2斷開時,發光二極管L1和L2發光;當觸點開關K1和K2閉合時,發光二極管L3和L4發光。橫封(縱封)加熱器故障檢測電路串接于橫封(縱封)加熱器和溫度控制儀表觸點開關K1(K2)之間,用于對橫封(縱封)加熱器斷路的電流檢測;當加熱器正常時,發光二極管L5(L6)不發光;當橫封(縱封)加熱器斷路時,發光二極管L5(L6)發光報警;同時繼電器J吸合,對外給出控制信號。如圖2所示[4]。
包裝機一般都由橫封加熱電路和縱封加熱電路組成,兩電路結構一樣,故只分析橫封加熱電路。橫封觸點動作檢測電路包括電阻(R1,R2)、整流二極管(D1)、濾波電容(C1)、光電耦合器件TLP521-1(U1)及LED發光二極管(L1)。當觸點開關(K1)斷開時,LED發光二極管(L1)發光;光電耦合器件(U1)輸出低電平,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)截止;當觸點開關(K1)閉合時,LED發光二極管(L1)不發光,光電耦合器件(U1)輸出高電平,二極管(D9)截止,三極管(Q1)導通,LED發光二極管(L3)發光,鉗位二極管(D10)導通,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)截止[5]。
由法拉第電磁感應定律知道,只要線圈所交鏈的磁通發生變化,均要在線圈中產生感應電動勢,不管所交鏈的磁通是否是由本線圈的電流產生[6]。所以,橫封加熱器故障檢測電路是由互感電路完成,包括互感器(H1)、整流二極管(D2)、濾波回路電容(C2)、電阻(R4)、三極管(Q1)、LED發光二極管(L3)及雙路電壓比較器LM393(U3);電阻(R9,R10)組成分壓電路為電壓比較器(U3)提供1 V的基準電壓;當橫封加熱器正常時,LED發光二極管(L3)發光,指示橫封觸點開關K1閉合,電壓比較器(U3)輸出高電平,三極管(Q1)導通,鉗位二極管(D10)導通,橫封加熱回路指示LED發光二極管(L5)不發光,輸出驅動電路三極管(Q3,Q5)截止,對外沒有輸出;當橫封加熱器斷路時,電流檢測互感器(H1)上沒有感應電壓,電壓比較器(U3)輸出低電平,三極管(Q1)截止,測控信號輸出電路三極管(Q3,Q5)導通,發光二極管(L5)發光報警;同時繼電器(J)吸合,對外給出控制信號[7]。
電源模塊采用三端集成穩壓器,在三端集成穩壓器中包括了串聯型直流穩壓的各個組成部分,另外加上保護電路和啟動電路。在W7800系列三端集成穩壓器中,已將三種保護電路集成在芯片內部,它們是限流保護電路、過熱保護電路和過壓保護電路[8]。
電路直流穩壓電路由變壓器(H3)、整流二極管(D5～D8)、濾波電容(C5,C6)及三端穩壓器W7812(U4)組成,為斷路測控器提供12 V直流電壓[9]。
在電加熱器斷路故障測控裝置設計中主要考慮:
(1) 在實際的電子電路系統中,不可避免地存在各種各樣的干擾信號,若電路的抗干擾能力差將導致測量、控制準確性的降低,產生誤動作,從而帶來破壞性的后果。若硬件上采用一些設計技術,破壞干擾信號進入測控系統的途徑,可有效地提高系統的抗干擾能力。采用隔離技術是一種簡便目行之有效的方法。隔離技術是破壞“地”干擾途徑的抗干擾方法,硬件上常用光電耦合器件實現電一光一電的隔離,他能有效地破壞干擾源的進入,可靠地實現信號的隔離[10]。因此,在輸入/輸出電路上采用光電隔離技術,保證強弱電間的隔離及干擾的串入。
(2) 獨立的外觀結構,明確的信號輸入/輸出接線端子,保證安裝維護的安全與快捷。
(3) 電加熱器斷路后使主機立即停止運行。
經過反復試驗和調試,產品如圖3所示。
4 申報專利轉化成果
該裝置已申報實用新型專利,專利號為:ZL2007 2 0096249.2,專利名稱:包裝機加熱器斷路測控器。
由天津電子信息職業技術學院研發的 “電加熱器斷路故障測控裝置”已由天津市富航儀表新技術產業有限公司組織生產,并為包裝機械行業的電加熱器控制系統配套使用。
該項目是天津市高等學校科技發展基金計劃項目,項目名稱:電加熱器斷路故障測控裝置,項目號:20060617,已于2008年7月通過專家驗收結題。
5 結 語
該實用新型裝置作為相關設備的配套部件,具備了加熱器斷路檢測,并且在加熱器斷路后快速報警輸出,迅速停止主機運行,同時在故障出現后不浪費塑料成形材料,降低工業生產成本,保證產品質量。經過一年來的使用,該產品結構設計合理,電路構思巧妙、成本低、性能可靠,特別是對于舊包裝機械的改造安裝方便靈活,取得很好的經濟效益和社會效益。
創新點:該裝置能夠準確判斷電加熱器是由于溫度升高自動斷電還是電加熱器斷路故障,徹底解決了包裝行業電加熱器斷路故障檢測難題。
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庵埠鎮專業鎮的演進過程
（一）食品產業呈現集群發展趨勢
庵埠鎮的食品生產加工活動可以追溯至一百多年前，最原始的生產形式主要是家庭手工和手工業小作坊。庵埠鎮傳統的食品加工產品包括腌菜、涼果、餅食、豆干、甜料等，主要工序是對農產品進行加工。改革開放為庵埠鎮的食品發展提供十分有利的條件，食品產業一躍成為庵埠鎮最大的產業，呈現出明顯的集群發展趨勢。到1988年，全鎮共有食品企業453家，實現總產值12561萬元，占當時全鎮鄉鎮工業企業產值的57%。[7]90年代以來，隨著我國市場經濟體制的建立，庵埠鎮的經濟發展明顯提速，出現了“庵埠現象”。在如此環境下，庵埠的食品產業隨之也取得飛速發展，庵埠鎮的食品企業家們把握住了食品產業多樣化、營養化、品牌化的新趨勢，使庵埠食品的區域品牌得以創立。這個時期誕生了一大批馳名中外的名牌產品，如五味姜、九制陳皮等。進入21世紀初期，庵埠鎮的食品產業已從先前的腌菜、涼果、肉脯、調味品四大類發展到囊括糖果、涼果蜜餞、膨化食品、乳制品、保健品、飲料等十五大類3000多個品種。這段期間，庵埠又涌現出大量食品名牌產品，如雅士利嬰幼兒奶粉、佳寶涼果、汾煌可樂、笑糖果、康輝鹵制品等名優產品。食品產業的發展帶動庵埠鎮鎮域經濟的騰飛，產業主導地位非常明顯。到2006年，全鎮已擁有550多家食品企業，實現工業產值達33.4億元，占了該鎮工業總產值的半壁江山。企業數量暴增的同時，大型食品生產企業也在庵埠鎮涌現，如雅士利、佳寶、康輝等上規模企業，并形成從原料到銷售完整的產業鏈條（圖3）。
（二）食品產業帶動印刷包裝產業發展
庵埠的包裝印刷業起步于20世紀80年代初，當時庵埠的食品工業如雨后春筍蓬勃發展，從而帶動了印刷包裝業的興起。此后鎮上開始出現專門從事印刷包裝的企業，他們起初主要只是為本鎮食品行業提供配套服務。從生產水平來看，當時庵埠鎮的印刷企業大多只擁有簡單落后的機械設備，主要進行單一的制版印刷。“到1988年，全鎮有印刷企業43家，印刷包裝從業人員1092人，年產值1746萬元。”[8]隨著庵埠鎮印刷包裝企業的不斷壯大，該產業就從原來食品產業鏈環節中脫離出來，成為該鎮的一個新興行業并逐漸成為帶動區域經濟增長的支柱產業。上世紀90年代是庵埠鎮印刷包裝業迅猛發展的關鍵時期，這期間企業大膽地采用和研究新設備，開發出一系列國內領先的新產品，尤其是該鎮的軟包裝行業更是進入了全面發展的階段，年產值超過10億元。進入21世紀，庵埠印刷包裝產業的發展呈現出多元化、全覆蓋的趨勢，企業遠遠不滿足于簡單的制版印刷和單色聚乙烯薄膜袋的生產，而是將產品擴展為10多類的150種產品。（表1）2009年，庵埠鎮印刷包裝產業實現工業產值55.5億元，與江蘇省江陰市申達工業園、浙江省龍港縣和河北省雄縣并稱為我國四大軟包裝工業基地。目前，庵埠鎮的包裝印刷企業已不再只為本地及周邊提供配套產品，而是將產品銷往全國各地的食品、制藥及煙酒等行業，肯德基、蒙牛、雀巢、哈藥等企業的產品都在庵埠進行定點印刷，定點印刷商標的企業達270家，居廣東省之冠。庵埠印刷包裝產業已形成薄膜材料生產經營、電腦設計、電雕制板、凹凸彩印、絲印、吸塑、注塑、油墨、粘合劑、印刷機械生產等環節構成完整的產業鏈。（圖4）兩大支柱產業使庵埠鎮形成“雙龍出?！钡墓I經濟格局，促進鎮域經濟的快速發展，很快地就形成了食品工業與印刷包裝業齊頭并進的局面。（圖5）
（三）新興產業集群的出現
隨著鎮域經濟的不斷升級，近年來庵埠鎮逐漸興起了一批發展勢頭良好的新興產業，如食品印刷包裝機械制造業、藥包材產業和以物流業為代表的現代服務業。由于機械制造行業具有較高技術含量和附加值，近年來庵埠鎮也大力發展食品印刷包裝機械制造行業。庵埠鎮兩大支柱產業的發展離不開相對應的機械設備，為了滿足生產的需求，近年來專門從事食品機械制造和印刷包裝機械制造的企業在鎮內不斷涌現。對于庵埠鎮來說，在如今的產業環境下發展食品印刷包裝機械產業的條件明顯，行業前景廣闊。總的來說，庵埠鎮發展食品印刷包裝產業具備以下三方面優勢。首先，由于深深扎根于本地生產網絡，能夠及時獲取食品與印刷行業的各方面最新資訊并以此為根據進行機械制造，這是其他地區所難以獲得的優勢；其次，鎮內1000多家食品與印刷企業對機械設備的需求量大，很大程度上解決了機械制造行業的銷售難題，保證該行業發展的可持續性。此外，庵埠鎮的兩大產業在幾十年發展過程中培養了一大批機械制造方面的專業人員，為該行業提供技術與人才資源?，F階段庵埠鎮的食品印刷包裝機械行業尚處于起步階段，產值規模以及所占工業總產值的比例都較小。目前，庵埠食品印刷包裝機械行業現有從業人員近1000人，年產值2億多元，年創稅收1200多萬元。[9]藥品包裝材料簡稱藥包材，主要是指可以直接接觸藥品的醫藥產品的包裝材料，產品包括藥用金屬、玻璃、明膠、塑料制品等。由于藥包材行業的生產流程和技術要求與印刷包裝業差不多，而藥包材行業又是一個新興產業，因此吸引了一些原來從事印刷包裝的企業。20世紀90年代初，庵埠鎮出現6家企業開始生產藥包材產品，標志著庵埠藥包材產業的出現，產品以軟包裝復合膜為主。到2003年，庵埠鎮藥包材生產總值達到2.5億元，同比增長50%以上，成為全省三大藥品包裝材料生產基地之一。盡管該產業產值在整個鎮域經濟中所占比例不高，但增長勢頭不可小視，對該鎮來說無疑是一個朝陽產業。庵埠鎮的藥包材生產企業多為國內著名藥品生產企業提供藥品包裝材料生產，知名的合作伙伴如桂林三金、哈藥六廠、三九制藥廠等。庵埠鎮工業經濟發展也促進了物流業，依托日漸完善的道路基礎設施，目前庵埠建成近百家貨運站，為企業提供原輔材料采購、產品供貨銷售等物流服務。此外，作為潮安縣城所在地，庵埠鎮的商業也較為發達。全鎮在建五星級酒店一個，已有四星級酒店兩個，其他星級的酒店更是遍布全鎮。此外，第三產業中的娛樂業、房地產業、金融業、旅游業和通訊業也有不同程度的發展，鎮域經濟構成由單一產業逐漸向多元化發展（圖6）。
庵埠鎮專業鎮發展面臨的問題
（一）企業規模較小，技術水平較低
盡管庵埠鎮已經獲得兩個閃亮的區域品牌，但食品和印刷包裝兩大產業集群目前已出現了發展的瓶頸。具體表現在如下幾個方面。第一，企業以中小企業為主，龍頭企業帶動作用不明顯。庵埠鎮的1000多家企業中只有不到100家屬于上規模企業，如雅士利集團、佳寶集團、華業集團等，而大多數企業是中小型企業，特別是存在大量連廠名都沒有的家庭式加工廠。以食品產業為例，中小企業的數量就占了全鎮企業總數的90%以上。
（二）吸引人才能力不足
大企業是吸引高層次勞動力的主要場所，上規模的企業常常擁有一支專門從事研發的技術團隊。然而，由于庵埠鎮的企業以中小企業為主，大企業的研發及管理人員在全鎮的人才構成中比例極低。中小企業一般對產品的研究和開發要求不高，并且在管理方面往往不太完善，這就造成了庵埠鎮高層次人才的缺失。據了解，庵埠鎮從事食品、印刷包裝產業的工人大多數是外來工或本地農村富余勞動力，他們中很少掌握專業生產技能，通常從事最簡單的流水線工作。人才是企業發展的關鍵要素，雅士利集團以“人才是我們最重要的資源”為理念，成為全鎮至今唯一上市的企業。在全鎮總數5萬多的食品企業從業人員中，超過八成為素質較低的普通工人，而研發人員、管理人員和銷售人員所占比例很小。
（三）產品檔次不高，質量問題突出
庵埠鎮現擁有3個中國名牌產品、4個國家免檢產品、16個廣東省名牌產品以及1個中國馳名商標和11個廣東省著名商標。[10]盡管如此，庵埠鎮的大多數產品仍屬于面向低端消費人群的廉價產品，技術含量低、產品知名度低。在食品安全問題成為我國敏感問題的情況下，庵埠鎮有些企業鋌而走險，導致區域品牌備受質疑。1985年，震驚全國的庵埠“奶粉事件”發生，隨即給庵埠鎮經濟帶來巨大的打擊。[11]
（四）缺乏真正意義上的專業市場
專業市場建設能推動專業鎮的發展，尤其是主導產業的發展壯大。[12]庵埠鎮的商業發展歷來發達，但作為產業集群中發揮重要作用的現代專業市場發展較慢。關于專業市場的概念，已有一些學者做過深入的闡述。[13]歸納起來，本文認為真正意義上的專業市場應該具備以下幾方面特征。第一，專業市場主要以批發單一種類產品為主，兼營互補產品，有數量眾多的銷售商；第二，專業市場有一個固定的場所，深深扎根于地方主導產業體系中；第三，規模較大，設施齊全，能夠提供較高層次的相關服務和勞務。根據這些特征判斷，庵埠鎮只擁有1994年建成的庵埠食品城這一專業市場，且其發展水平較低，食品經營單位不到100家。鎮上還有潮汕商貿城、富麗不夜城等幾個類似專業市場的場所，但都不是真正意義上的專業市場。因此，缺乏現代專業市場是庵埠鎮專業鎮發展過程中面臨的又一嚴峻問題。
（五）基礎設施落后阻礙經濟發展
區域經濟發展要求配套完善的基礎設施網絡，先進的基礎設施能夠為企業的商貿和生產活動提供優質的服務。庵埠鎮作為潮安縣縣城所在地，近年來基礎設施建設取得很大成就，然而還存在很多亟待解決的問題。首先，交通網絡建設滯后。對外交通方面，庵埠鎮的護堤公路、庵曲公路和蕉山公路都是雙向兩車道公路，遠遠不能滿足高速發展的物流、人流。對內交通方面，除了縣城片區，庵埠鎮其他地方的交通線路普遍較少且綠化等配套不完善，缺乏多車道主干道。其次，舊區改造步伐緩慢。舊區改造是近幾年各地政府工作的一項重點工程，舊城區、城中村占據著城市大片區域，蘊藏了大量商機。改革開放前，潮汕公路庵埠段以東是全鎮的人口密集區，這里建筑密度高、建筑物老舊、道路狹窄。舊區里包括庵埠鎮的老城區——庵埠寨，在舊城改造中還要注意保護歷史面貌，給整個舊區改造工作增加不少難度。在庵埠鎮舊區之外還分布著二十多個行政村，都是需要進行改造的地區，為經濟與城市發展提供足夠的土地。此外，公共服務場所水平較低。上面所述庵埠鎮的交通網絡建設相對滯后，而相關的公共交通服務發展也不盡如人意。目前，庵埠鎮的公共交通有四類，即公交車、計程車、專線車和摩的，但這四類公共交通都處于較低的服務水平。其中又以公交車存在的問題最為突出，線路少、不按站停車、管理混亂等問題使得庵埠鎮的公交車現狀令人擔憂。全鎮現只有客運站一個，且該客運站配套設施落后、占地面積狹小，與地方經濟發展極不協調。
提升庵埠鎮專業鎮發展水平的策略
（一）促進傳統產業集群升級
食品和印刷包裝兩大傳統產業是構成庵埠鎮經濟的主體，是目前鎮域經濟的雙引擎，兩大產業的持續發展是鎮域經濟增長的保證。本文認為，在促進鎮內食品和印刷包裝產業發展過程中，應該注意以下兩點：第一，引導中小企業發展壯大，發揮龍頭企業帶動作用。在這里，政府和行業協會應體現其幫扶與協調效用。對于發展勢頭良好、企業信譽度高的中型企業，可以考慮給予融資方便，使更多企業創品牌、上規模；小型企業通常承接周邊大企業的生產環節，因此應該對其做好質量監督工作，為企業提供技術支持與交流平臺，適當合并一些規模較小的家庭式作坊。對于龍頭企業來說，現階段最重要的任務是提高企業的影響力與知名度，樹立企業良好形象。而龍頭企業對鎮域經濟的另一貢獻是其帶動作用，政府或行業協會是大企業與中小企業之間溝通的橋梁，加強兩者之間的分工協作，在合作中實現知識與經驗的流動，這對中小企業來說具有重要意義。第二，引進技術與管理人才，提高產業創新能力。庵埠鎮絕大多數工人是農村閑置勞動力，他們運用的技術極為簡單，而具備科學管理能力的人才更是少之又少。產業集群發展的重要動力之一就是創新，企業之間的互動主體應該是技術水平精湛、管理能力突出的人才。所以，優化鎮域就業結構對于促進產業升級至關重要。
（二）積極培育壯大新興產業
近年來，庵埠鎮的食品印刷包裝機械產業、藥包材產業及現代服務業等產業的發展成為鎮域新的經濟增長極，都表現出強勁的發展勢頭。機械產業的發展有其他地區難以企及的優勢，但也要結合最新技術來升級產業水平，把食品印刷包裝產業培養成鎮域的又一支柱產業。藥包材產業尚處于初級發展階段，目前雖然與一些國內著名藥品企業合作，但是產業規模不大；另外，由于藥品產業的行業特點，在發展藥包材產業的時候，質量安全是生產過程中非常值得注意的環節，政府和企業應當加倍重視產品安全問題。二十年的縣城建設使庵埠鎮具備了發展現代服務業的條件，第三產業已經逐漸成為鎮域經濟發展中的亮點，也是該鎮未來經濟發展的重要方向之一。重點應該借助本地得天獨厚的區位優勢，發展現代物流業，增強對外輻射能力。由于本地的商業氛圍歷來活躍，娛樂業、房地產業和金融服務業等行業可以在市場經濟環境下快速發展，政府只需對其進行因勢利導就能實現這些產業的持續發展。
（三）構建鎮域交通網絡
對于區域經濟發展而言，基礎設施的改善主要體現為交通條件的完善，即所謂“路通財通”。如前所述，庵埠鎮無論對外還是對內交通的發展都不盡如人意。本文認為庵埠鎮的交通條件的完善可以通過以下三個方面來實現。第一，拓寬主干道，建成密集交通網。目前庵埠鎮的主干道中的雙向六車道數量很少，舊區更是連雙向四車道的瀝青道路都沒有，為數眾多的是路面狹窄、坑洼的水泥路。在庵埠鎮的部分農村，由于與鎮中心相離較遠，村內與村間的交通狀況極差，嚴重制約當地經濟發展。庵埠鎮交通密度較大的是中南部，而西北部沒有明顯的主干道，道路密度低?；谝陨蟽牲c，本文認為要實現鎮域經濟均衡發展，就要構建完整的交通網絡。第二，完善交通配套設施與公共交通環境。與珠三角大多數鄉鎮相比，庵埠鎮的交通配套設施明顯落后，對整個交通系統的運作非常不利。歸納起來，主要存在紅綠燈稀少、道路綠化奇缺、道路標志極少等問題。就拿道路綠化來說，庵埠鎮的交通大動脈潮汕公路的部分綠化帶竟然被沿路店鋪用來種植蔬菜，這種行為應該予以大力制止。第三，加強交通管制，防止交通混亂局面。塞車對于庵埠鎮的居民來說再熟悉不過，按理說小鎮的塞車問題應該不會像大城市一樣嚴重，但該鎮也存在這一問題，對經濟發展造成一定阻礙。究其原因是當地的交通管制能力較差，而且交通死角又較多，加之交通配套設施落后，導致對外交通和鎮內交通每天都出現塞車情況。除了本身交通條件較差外，本地居民遵守交通規則的意識較弱也是導致交通混亂場面頻繁發生的主要原因之一，這也對交通管制提出更高要求。政府可以從加大交警投入、改造交通死角、建設行人天橋和普及交通規則等方面加強交通管制。
