包裝自動化的未來 
    產品的包裝扮演了“品牌大使”和“保護者”的雙重角色，它需要跟上迅速發展的商業需要，同時還不能降低質量和穩定性。為了實現這個目標，它不得不越來越依賴于那些更智能、更易于操作、更可靠和使用更安全的下一代包裝設備。 
　　隨著每批產品的訂量和交貨時間都在持續減少，合約包裝商發現傳統的機械設計仍然不夠簡單。今天消費市場的競爭實質要求專業化的包裝。現在的要求是要制造更智能的機器，而且所需的運送和安裝時間更短，成本也要更低。 
　　一個可能的解決方案是用虛擬機軸代替傳統設備的機械力傳送辦法。這些虛擬軸會使用伺服電機驅動機器，同時還會與集成的計算機控制的動作協調一致，而不是依賴中央軸來傳遞動力和保持協調。很有趣吧？ 
   　本文將幫助您更進一步了解包裝設備領域最新的自動化技術發展趨勢。 
　　不斷提高的經濟狀況正在支持生產商為新的包裝設備和材料增加預算。 
    而就顯損性和可追溯性而言，產品的安全性要求也在使包裝設備的自動化程度向著越來越高的方向發展。 
　　包裝自動化設備向著更智能、更可靠方向發展 
　　在一個充滿了競爭和以客戶為導向的商業化環境中，對靈活性、穩定性和可靠性的要求也越來越多。隨著包裝系統從第一代發展到了第四代，它正在越來越多地達到更高程度的自動化，另外還大大增加了軟件的比例。
　　慕尼黑技術大學的教授KlausBender博士預測說，到2010年，60%的包裝設備成本將會花在軟件上，而機械和電子部分大約各占20%。恰恰相反，今天的設備成本中的40%是軟件，20%是電子部份，另外的40%是機械部分。 
　　為什么要自動化 
　　通過消除人工錯誤，自動化設備可以帶來更高的生產能力，它速度更快，更加精確，特別適合于重復性和比較關鍵的操作。 
　　主要以機械零件為主的包裝設備可能會因為太多的零件而導致錯誤。這使得生產速度減慢，并且增加了發生潛在差錯可能性。為確保所有的機械組件都能保持良好的運行狀態，日常的維護是很有必要的，而讓事情更加糟糕的是，這些設計無法使用現代控制器所用的那些先進的故障診斷和排除工具，從而無法使不必要的停機降至最低。因此，包裝界正在增加其設備的自動化程度，以便能滿足日益增加的來自用戶的要求。 
　　演變過程 
　　傳統上，是由機械設備完成自動化的包裝。它會使用一個主電機、幾個齒輪箱，及一些鏈條和/或滑輪來傳遞動力和扭矩。今天所說的第一代設備就是這樣將手工操作轉成自動化操作。許多這樣的設備直到今天仍然在被使用著。 
　　接著是第2代包裝設備。這些設備本質上是混合使用了基本的機械自動化技術和對關鍵運動進行控制的伺服系統。這種設備在包裝界中的應用很廣泛，仍然是某些包裝應用場合的首選。 
　　然后是第3代包裝設備，這種全電子的設備采用了伺服控制，以便使多軸的運動能保持精確的同步。它的特點包括可變速操作，高靈活性和高精確度，因此第3代包裝設備正在世界范圍內得到越來越多的應用。
　　然而，技術的發展永遠不會停止不前，當用戶和消費者還在繼續了解第3代設備的好處時，第4代設備已經處于開發制造過程中了。 
　　包裝系統已經從第一代發展到第四代 
　　第4代設備的前途 
　　與從機械/伺服混合的第2代轉向以伺服為主的第3代不同，下一代的包裝設備或者說第4代包裝設備提高了今天可擴展的、基于標準的軟硬件的基礎。這種新設備的關鍵技術是簡化的操作和診斷方法、加工和包裝過程的在線集成，與MES系統的完全集成，以及擴展的相關法規。 
　　也被稱為Gen-Next的第4代技術是遠超過第3代的下一代技術。相關的技術使得第3代設備能在一個M級的奔騰處理器上集成相關的動作和邏輯指令，這為下一代設備的軟件發展提供了一個可擴展的基礎。 
　　現在第4代設備應用了分布式智能技術，比第3代取得了很大的提高，擴展了電子、氣動和液壓技術的能力，增加了生產力，提高了可靠性并加強了通訊的能力。 
　　可行性檢驗 
　　雖然第4代設備已在歐洲得到了商業化，但是其他地方，第3代設備仍占主導地位。我們可以看一下從伺服到軟件等各種不同的技術中，包裝設備可以得到什么樣的好處。 
　　伺服控制：雖然伺服技術在驅動設備方面已被使用了很長時間，但它在高速度運轉下的可靠性和可重復性直到最近才被提高到能替代包裝設備中主軸的程度。通過與控制器和內部通訊網絡集成到一起，這種電子－機械式的驅動機制創造出一種虛擬的主軸，用戶可以通過重新設定動作來對它進行重新設置。 
　　伺服技術使得在運行過程中更改參數成為可能，而不再需要去更改某個機械凸輪的形狀。這樣也有可能在停止包裝某種尺寸的盒子之后，只需要很少的產品緩沖量，就可以通過簡單地改變設置去包裝另一種尺寸的盒子了。當所做出的設置生效后，所有的伺服系統都會做出相應的調整。 
　　計算能力是伺服電機能在包裝設備中得到日益普及的一個關鍵因素。與過去相比，今天的信號處理器更快、更聰明，還更便宜。因此，制造商可以使用必要的計算能力來對高速運轉時的復雜動作進行控制。 
　　用于包裝的PAC：制造商利用現代計算機技術的另一個方法是為他們的設備安裝更靈活的控制器，有時也被稱為PAC，即可編程自動控制器。這種控制器將可編程邏輯控制器（PLC）的可靠性和強度與基于個人電腦（PC）的開放式計算機和通訊技術結合在了一起。其優點之一是在包裝過程中，它們負責對邏輯和運動進行同時控制。 
　　PAC提升了開放式架構網絡，就像在使用基于PC的控制一樣。使用PAC的好處是它使得設備可以通過Ethernet局域網和所指定的針對SERCOSIII（用于規定高速確定性動作控制的國際標準的最新版本）的外部通訊接口與外界進行交流。 
　　模塊化：隨著自動化控制器在包裝設備上得到了越來越多的應用，這推動了一種模塊化的、面向對象的編程標準的產生。在這種控制器上的微處理器具有處理以IEC61131-3標準編程語言編寫的功能模塊的計算能力。
    IEC61131-3是一種針對控制器的開放式標準。這些功能模塊是一些對象，或者說是一些孤立的子程序，當被程序調用時，它可以執行某一特定的任務。 
　　PLC處理器是順序執行一系列邏輯程序，與之不同的是，采用功能模塊來編程主要是要從控制器的程序庫中提取某些功能模塊，然后按正確的順序將它們連接到一起。 
　　從功能模塊創建程序的能力可以產生大量的不同功能動作。制造商可以對它們的最佳實踐方法進行編程和驗證，然后將其存儲在一個以后可能會用到的程序庫中。能夠使用早已編好并經過驗證程序的能力可以大大縮短設計新機器和對舊機器進行重新設置的交貨時間。因為這些代碼是已經預打包的，因此與繁亂的梯狀邏輯程序相比，現在的編程變得更加直接了。所以設備很易于使用、升級和排除故障。 
　　從機械的角度來說，這些設備同樣也是容易制造和升級，因為制造商通常會針對機械模塊開發出他們的軟件模塊，他們可以對這些機械模塊進行混合和匹配，以便制造出相應的機器。通常能夠對每一種機制只設計一次，就能進行批量生產，制造商可以通過大量的機器生產來分攤開發和制造成本，從而可以降低單位生產成本。并且，能夠隨時使用那些已經設計好甚至可能可以是拿來就用的功能機制，能夠節省大量的時間。設計過程就涉及到對相關的模塊進行連接，以及為生產開發出必要的工具。 
　　在自動控制器中的微處理器，即PAC，也能夠通過Ethernet網接口和其他個人電腦所用的標準通訊協議與外部世界相連接。 
　　想像一下將來的某一天，只需按下一個按鈕就能發送出一個訂單，然后就可引發包裝生產線上一系列的生產動作，這可能并不是一個很遙遠的夢了。 
　　包裝商真正想要的是什么？ 
　　全世界的包裝商都在要求自動化系統、集成控制和可編程的自動化控制器。目前自動化的趨勢表明，包裝自動化已超越了運動和邏輯的范圍，它還包括了一種對包裝和加工生產線進行集成的趨勢。 
　　這些新的術語與那些正推動第4代包裝設備的領先包裝設備和自動化技術開發商的眼光是一致的。隨著包裝設備中軟件比例的不斷增加，動作和邏輯將會繼續起到一種非常重要的作用，但是新的應用程度也同樣正起著十分重要的作用。 
　　在驅動技術方面，將會對以前由獨立的電子硬件所處理的各種功能進行集成，而不是出現什么巨大的突破。這些獨立的電子硬件包括溫度控制器、可編程的限制開發、視覺系統和機器人控制器等。只有使用嵌入在工業處理器上的可擴展奔騰CPU，才有可以實現這種集成。 
　　專家還預計在下一代的包裝自動化方面，將會出現與傳統控制功能完全不同的全新提升。這包括可以更好地獲取操作設備有效性（OEE）、生產執行系統（MES）、供應鏈管理系統（SCM）和其他企業應用程序所產生的數據。