6ES7223-1PM22-0XA8库存

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包装机械行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90年代中得到发展。已成为机械工业中的行业之一，无论是产量，还是品种上，都了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费大国之一。

包装机械作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、产品及延伸产品3层含义。形式产品是指包装机本身的具体形态和基本功能；产品是指包装机给用户提供的实际效用；延伸产品是指包装机的、使用指导和售后服务等。所以包装机的设计应该包括：市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。

1、我国包装机械设计的现状

包装机械设计的类别主要有：测绘设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为1．6～4万瓶/h，其中灌装机的灌装阀工位数从48个、60个、90个到120个就属于系列化设计。

由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的包装机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的包装机，特别是一些机型，大多是测绘、国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是：（1）大多数设计人员还没有真正掌握的设计方法，如高速包装机械的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；（2）产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；（3）整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。

在包装机械设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法：（1）根据设计任务书寻找同类机型作为样机；（2）参考样机各项技术性能指标及使用范围；（3）设计工作原理图、传动系统图；（4）设计关键零件，部件；（5）设计总装图方案和动作循环图；（6）设计部件图、总装图和零件图；（7）对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；（8）设计控制原理图、施工图等。

而今，国内一些大学的设计软件，可以对包装机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构／CAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际包装机械的设计中应用还不普遍。

新型包装机械往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解包装机械的这一发展趋势。如果说以前我国包装机械设计是、学习阶段，那么现在我们应该有设计的意识。

2、德国包装机械设计的新趋势

德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。在包装机械设计、制造、技术性能等方面居于地位。德国包装机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施：

（1）工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。

（2）提高生产效率，降低生产成本，大限度地满足生产要求。德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和性好等特点。其饮料灌装速度高达12万瓶/h，小袋包装机的包装速度高达900袋／min。

（3）使产品机械和包装机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。

（4）适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。

（5）普遍使用计算机设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

包装机械设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不是机械设备本身的成本，重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6％～8％，其他的就是运转成本。

3、包装机械设计方法的改进思路

在设计理念上要借鉴国家的经验，以用户的需求为设计的目标，并结合柔性设计、模块化设计的理念，一机多用，或换少量的零、部件就可以完成不同的功能，或满足不同的产品需求。

随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高。这种需求体现在以下几个方面：一是提高生产效率，以满货期和降低生产成本的需要，对一些产品，还要求包装机械和生产机械相衔接；二是为适应产品新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和灵活性；三是当设备出现故障时，要求能进行远程诊断服务；四是利于环境保护，噪声、粉尘和废弃物少；五是设备购置投资尽可能少，价格要尽可能低。所以，一定要在市场调研的基础上，充分了解、认真分析用户的需求，确定包装机应该完成的功能和各项技术指标，制订初步的原理设计方案。

现代包装机的设计过程应该包括：市场调研、用户需求分析、包装机功能的确定、可行性论证、设计方案、用户效益分析、方案的可行性论证、原理图设计、结构设计、施工图设计、样机制作（虚拟制造）、技术验和施工图、售后服务预案及远程诊断方案、改进设计、系列化设计等。

市场调研是一切包装机设计的基础工作。没有市场调研，我们所做的所有设计工作都可能等于零。市场调研，可以根据政策导向、行业供求信息、分析、行业展会、技术交流会等线索，找到用户的需求信息，并加以整理分析后，确定包装机应该完成的功能。

在原理方案设计过程中，要充分了解相关的信息产品、电子产品的功能，了解气动元件的性能，并用以简化机械传动系统，还可采用多电机拖动来缩短机械传动链。对于的机械传动系统，应尽量利用现代化设计手段，在对产品功能分析的基础上，通过构思、系统建模、动力分析、动态优化，从而得到设计方案。

技术设计是将原理设计结构化，确定零部件的数量、形状、尺寸、材料等，对主要部件中关键零件进行动力计算、功率计算、强度计算、刚度计算。

总体设计时，要考虑整个包装机系统的布局、运动协调性、造型设计、人-机环境以及装箱运输等。模块化设计是一种的设计方法，它的思想是将系统根据功能分为若干模块，将包装机中同一功能的单元设计成具有不同性能、可以互换的模块，通过模块的不同组合，使包装机多功能化、系列化。采用这种方法的优点是：（1）使包装机新换代速度加快。因为新机型的替代，往往是局部改进。将技术引进相应的模块，比较容易实现局部改进；（2）缩短设计周期。当用户提出要求后，只需换模块，或设计制造部分模块，即可得到新的机型，满足用户需求；（3）降，便于维修；（4）性能稳定。因为模块设计时，对包装机的功能划分和模块设计，进行了精心的研究，保证了模块的性能，如：凸轮机构、伺服机构、检测系统、传动系统、控制系统、计量机构、下料机构等。

另外包装机械系列化、模块化的行业标准，也到了该的时候，包装机械已成为我国机械行业之一，而系列化、模块化的行业标准的必将促进我国包装机械行业跨上新的台阶。

随着虚拟概念的提出，电子技术、计算机辅助设计（）、三维图形设计（3D）和计算机设计的同步发展，在设计中采用一种新技术——虚拟设计、虚拟制造，即将各种机器元素数据库存人计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机即可自动成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可真实工作情况进行操作，演示出能达到的生产能力，废品数量、生产线各环节的匹配情况、生产瓶颈等，并可根据客户的意见修改模型，快速运作，直到客户和设计者满意为止。

现代包装机设计应该满足“设计”，即人性化设计的要求。它是面向质量设计、装配设计、制造设计、维修设计、性设计的综合设计。我国人口众多，人均消费水平比发达国家低，而且城乡差异较大，包装系统的设计应以为主，不能盲目追求。要考虑到性、性、环保性、低噪音等各方面的因素。充分体现原理优化、结构优化、制造优化、造型优化

空调自控系统是智能建筑集成系统的重要组成部分，空调自控设备是智能建筑物中重要的自控设备，而空调设备本身是建筑的耗能耗户，而且由于智能建筑中大量电子设备的应用使得智能建筑的空调负荷远远大于传统建筑物，变风量空调系统用改变送风量的方法，维持室温恒定，以适应不同的室内负荷，VAV系统（变风量空调）有的优点：节能潜力大，控制灵活，可避免冷冻水、冷凝水上棚的麻烦等；近几年特别是计算机工业的发展，使变风量空调设备具有智能能力，因此，应用范围不断扩展，在国内外特别是美国、日本、中国香港等地的实际工程中得到了普遍广泛的应用。

二、空调自控功能介绍

智能建筑空调自控主要包括建筑物内的空调机组控制、新风机组控制、变风量末端（VAV）控制等。它们在楼宇自动化系统的监控和管理下，使建筑物内的温、湿度达到预期的目标，同时以的能源和电力消耗来维持系统和设备的正常工作，以求的运行成本和的经济效益：

2.1空调机组控制空调机组系统包括新/回风阀门驱动器、风管式温/湿度传感器、过滤网压差报警开关、防冻报警开关、恒速风机、电动调节阀、配电装置和空调机组控制等硬件，该系统包括新风、回风和送风三部分： （1） 机组启/停：机组可控时启/停，也可强制启/停；（2）风机控制：风机随机组启/停而自动启/停，也可强制启/停或机旁手动启/停，运行时间和启/停次数累计，有风机故障报警网络变量；（3）温度控制：夏季送冷风，冬季送热风，过渡季节送新风以节能，根据回风温度与设定值的偏差，控制电动水阀，调节冷/热水阀门的开度，使回风温度维持在设定的范围内，可进行冷/热水阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制（0～**）；（4）湿度控制：在冬季模式下才进行湿度的控制。当回度下降到下，控制加湿阀开启，增加空气中的湿度含量；当回度上升到上，停止加湿阀的工作。可进行加湿阀的强制启/停控制和机旁手动启/停控制；（5）新/回风阀门控制：在冬/夏季新风阀门开至小开度，回风阀门开至大开度；在过渡季调节新/回风阀门的开度来调节温度，亦可进行新/回风阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制（0～**）；（6） 联锁控制：防冻报警开关和风机、水阀、新/回风阀门联锁控制；（7）报警：过滤网堵塞报警、风机故障报警及防冻开关报警。 2.2 新风机组控制新风机组系统主要由新风阀门驱动器、风管式温/湿度传感器、过滤网压差报警开关、防冻报警开关、电动调节阀、恒速风机、配电装置和新风机组控制等硬件组成，该系统包括新风、送风两部分： （1） 机组启/停：机组可控时启/停；（2）风机控制：风机随机组启/停而自动启/停，也可强制启/停或机旁手动启/停，运行时间和启/停次数累计，有风机故障报警网络变量；（3）温度控制：夏季送冷风，冬季送热风，过渡季节送新风以节能，根据送风温度与设定值的偏差，控制电动水阀，调节冷/热水阀门的开度，使送风温度维持在设定的范围内，可进行冷/热水阀门的强制开度控制和机旁手动开度控制（0～**）；（4）湿度控制：在冬季模式下才进行湿度的控制，当回度下降到下，控制加湿阀开启，增加空气中的湿度含量；当回度上升到上，停止加湿阀的工作，亦可进行加湿阀的强制启/停控制和机旁手动启/停控制；（5）新风阀门控制：在机组运行时，新风阀门全开，可进行新风阀门的强制开/关控制和机旁手动开/关控制；（6）联锁控制：防冻报警开关和风机、水阀、新风阀门联锁控制；（7） 报警：过滤网堵塞报警、风机故障报警和防冻开关报警。

2.3 变风量（VAV）末端控制功能（1） 风机控制：由手动开关控制风机的启/停，有风机状态的网络变量；（2） 温度控制：根据室内温度测量值，调节风阀的开度值勤，使室内温度保持恒定；（3） 湿度控制：根据室内湿度测量值，控制水阀的开/关，使室内湿度保持恒定。

三、VAV-TRAV空调系统

VAV空调系统的原理：变风量空调系统（VRV）用改变送风量的方法，维持室温恒定，以适应不同的室内负荷，关键需要实现变风量原理的末端送风装置，特别地有关末端装置以及整个VAV系统的自动控制设备，在近二十年左右的时间里，不仅VAV末端装置，而且相应的控制系统，甚至变风量空调系统的型式都发生了很大变化，有关的新产品和新技术不断涌现，由于 VAV技术的快速发展，特别是有关的DDC和网络技术的发展，美国学者提出了TRAV的新概念，TRAV（Terminal Regulated Air Volume，末端调节的变风量系统）和VAV一样，也是一种变风量系统，通过调节风量来创造舒适环境，但TRAV不采用VAV中的静压调节，而由末端装置直接控制送风机，TRAV基于末端装置实时的风量需求，采用的控制软件，实施对送风机的控制，在传统的VAV系统里，当负荷下降并导致流量减少时，末端风阀关小以节流，管道内静压保持不变；而在TRAV系统中，在相同的情况下，末端风阀保持打开，而管道静压降低，于是在相同的流量下，TRAV系统所要求的风机功率要低得多， TRAV是建筑在 "集成控制"、和"动态控制"等概念的基础上的：（1）所谓"动态控制"，是指有预测的、随时间而变化的控制，就房间的热状态来说，它不要求时时热平衡从而保持房间状态于某一"点"，而是充分考虑各种热因素的相互作用从而保持房间在某一个舒适范围；（2）所谓"集成控制"，是指：设的计算和控制决定被安排在控制级以上进行，控制器只是简单地用于保持当前的设定值，在控制中不使用控制器的重新设定（controller resets）和串级控制器，这样做的目的，是可以集中、统一地考虑与HVAC系统有关的各种因素，避免传统方法中各分立模块立运行可能导致的相互冲突，而且有可能大限度地利用自由冷源（热源）和建筑物本身的蓄热放热作用，因此，集成控制将使系统稳定，而且舒适、节能。

四、总结

智能是信息技术与技术结合的产物，概括地说，它是以建筑为平面，具有通信自动化、建筑设备自动化和办公自动化三者的智能化集成系统，它为人们提供舒适、、、方便的环境，空调自控系统是组成智能建筑很重要的一部分，特别是近年来控制技术的发展特别是微电子和计算机技术的发展，使空调仪表走向智能化，功能大量增加，为变风量空调技术的发展和实际应用提供了的保，从而为智能提供高舒适低能耗的系统。

包装机械行业起步于20世纪70年代，在80年代末和90年代中得到发展。已成为机械工业中的行业之一，无论是产量，还是品种上，都了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费大国之一。

包装机械作为一种产品，它的含义不仅仅是产品本身的物质意义，而是包括形式产品、产品及延伸产品3层含义。形式产品是指包装机本身的具体形态和基本功能；产品是指包装机给用户提供的实际效用；延伸产品是指包装机的、使用指导和售后服务等。所以包装机的设计应该包括：市场调研、原理图设计、结构设计、施工图设计、使用说明书编写及售后服务预案等。

1、我国包装机械设计的现状

包装机械设计的类别主要有：测绘设计、开发性设计、改进性设计、系列化设计。如啤酒灌装生产线生产能力为1．6～4万瓶/h，其中灌装机的灌装阀工位数从48个、60个、90个到120个就属于系列化设计。

由普通啤酒灌装生产线到纯生啤酒灌装生产线的设计就属于改进、开发性设计。对于中低速运行的包装机，目前我们基本上可以进行自主设计。而高速运行的包装机，特别是一些机型，大多是测绘、国外的同类机型，进行国产化设计和系列化设计。其主要的原因是：（1）大多数设计人员还没有真正掌握的设计方法，如高速包装机械的动力学设计理论和方法等，对高速工况下机构的动态精度分析等问题还不能模拟解决；（2）产、学、研结合不够紧密，理论上的科研成果不能及时地在实际设计中运用，设计人员缺乏及时的技术培训；（3）整个行业缺乏宏观调控的力度，优势资源不能得到合理的配置与调整。

在包装机械设计领域，绝大多数设计人员仍沿用以前的设计方法：（1）根据设计任务书寻找同类机型作为样机；（2）参考样机各项技术性能指标及使用范围；（3）设计工作原理图、传动系统图；（4）设计关键零件，部件；（5）设计总装图方案和动作循环图；（6）设计部件图、总装图和零件图；（7）对主要部件中的关键零件进行强度、刚度校核；（8）设计控制原理图、施工图等。

而今，国内一些大学的设计软件，可以对包装机中常用机构进行有限元分析和优化设计，其开发的凸轮连杆机构／CAM软件已经能够满足企业进行凸轮连杆机构自主设计的能力，但在实际包装机械的设计中应用还不普遍。

新型包装机械往往是机、电、气一体化的设备。充分利用信息产品的新成果，采用气动执行机构、伺服电机驱动等分离传动技术，可使整机的传动链大大缩短，结构大为简化，工作精度和速度大大提高。其中的关键技术之一是采用了多电机拖动的同步控制技术。其实掌握这种技术并不很难，只是一些设计人员不了解包装机械的这一发展趋势。如果说以前我国包装机械设计是、学习阶段，那么现在我们应该有设计的意识。

2、德国包装机械设计的新趋势

德国与美国、日本、意大利均为世界包装机械大国。在包装机械设计、制造、技术性能等方面居于地位。德国包装机械的设计是依据市场调研及市场分析结果进行的，其，目标是努力为客户，尤其是为大型企业服务。为满足客户要求，德国包装机械制造厂商和设计部门采取了诸多措施：

（1）工艺流程自动化程度越来越高，以提高生产率和设备的柔性及灵活性。采用机械手完成复杂的动作。操作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑指令完成规定动作，确保包装的质量。

（2）提高生产效率，降低生产成本，大限度地满足生产要求。德国包装机械以饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械见长，具有高速、成套、自动化程度高和性好等特点。其饮料灌装速度高达12万瓶/h，小袋包装机的包装速度高达900袋／min。

（3）使产品机械和包装机械一体化。许多产品要求生产之后直接进行包装，以提高生产效率。如德国生产的巧克力生产及包装设备，就是由一个系统控制完成的。两者一体化，关键是要解决好在生产能力上相互匹配的问题。

（4）适应产制品变化，具有良好的柔性和灵活性。由于市场的激烈竞争，产品新换代的周期越来越短。如化妆品生产三年一变，甚至一个季度一变，生产量又都很大，因此要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性的要求。

（5）普遍使用计算机设计技术。随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

包装机械设计不仅要重视其能力和效率，还要注重其经济性。所谓经济性不是机械设备本身的成本，重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6％～8％，其他的就是运转成本。

3、包装机械设计方法的改进思路

在设计理念上要借鉴国家的经验，以用户的需求为设计的目标，并结合柔性设计、模块化设计的理念，一机多用，或换少量的零、部件就可以完成不同的功能，或满足不同的产品需求。

随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高。这种需求体现在以下几个方面：一是提高生产效率，以满货期和降低生产成本的需要，对一些产品，还要求包装机械和生产机械相衔接；二是为适应产品新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和灵活性；三是当设备出现故障时，要求能进行远程诊断服务；四是利于环境保护，噪声、粉尘和废弃物少；五是设备购置投资尽可能少，价格要尽可能低。所以，一定要在市场调研的基础上，充分了解、认真分析用户的需求，确定包装机应该完成的功能和各项技术指标，制订初步的原理设计方案。

现代包装机的设计过程应该包括：市场调研、用户需求分析、包装机功能的确定、可行性论证、设计方案、用户效益分析、方案的可行性论证、原理图设计、结构设计、施工图设计、样机制作（虚拟制造）、技术验和施工图、售后服务预案及远程诊断方案、改进设计、系列化设计等。

市场调研是一切包装机设计的基础工作。没有市场调研，我们所做的所有设计工作都可能等于零。市场调研，可以根据政策导向、行业供求信息、分析、行业展会、技术交流会等线索，找到用户的需求信息，并加以整理分析后，确定包装机应该完成的功能。

在原理方案设计过程中，要充分了解相关的信息产品、电子产品的功能，了解气动元件的性能，并用以简化机械传动系统，还可采用多电机拖动来缩短机械传动链。对于的机械传动系统，应尽量利用现代化设计手段，在对产品功能分析的基础上，通过构思、系统建模、动力分析、动态优化，从而得到设计方案。

技术设计是将原理设计结构化，确定零部件的数量、形状、尺寸、材料等，对主要部件中关键零件进行动力计算、功率计算、强度计算、刚度计算。

总体设计时，要考虑整个包装机系统的布局、运动协调性、造型设计、人-机环境以及装箱运输等。模块化设计是一种的设计方法，它的思想是将系统根据功能分为若干模块，将包装机中同一功能的单元设计成具有不同性能、可以互换的模块，通过模块的不同组合，使包装机多功能化、系列化。采用这种方法的优点是：（1）使包装机新换代速度加快。因为新机型的替代，往往是局部改进。将技术引进相应的模块，比较容易实现局部改进；（2）缩短设计周期。当用户提出要求后，只需换模块，或设计制造部分模块，即可得到新的机型，满足用户需求；（3）降，便于维修；（4）性能稳定。因为模块设计时，对包装机的功能划分和模块设计，进行了精心的研究，保证了模块的性能，如：凸轮机构、伺服机构、检测系统、传动系统、控制系统、计量机构、下料机构等。

另外包装机械系列化、模块化的行业标准，也到了该的时候，包装机械已成为我国机械行业之一，而系列化、模块化的行业标准的必将促进我国包装机械行业跨上新的台阶。

随着虚拟概念的提出，电子技术、计算机辅助设计（）、三维图形设计（3D）和计算机设计的同步发展，在设计中采用一种新技术——虚拟设计、虚拟制造，即将各种机器元素数据库存人计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机即可自动成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可真实工作情况进行操作，演示出能达到的生产能力，废品数量、生产线各环节的匹配情况、生产瓶颈等，并可根据客户的意见修改模型，快速运作，直到客户和设计者满意为止。

现代包装机设计应该满足“设计”，即人性化设计的要求。它是面向质量设计、装配设计、制造设计、维修设计、性设计的综合设计。我国人口众多，人均消费水平比发达国家低，而且城乡差异较大，包装系统的设计应以为主，不能盲目追求。要考虑到性、性、环保性、低噪音等各方面的因素。充分体现原理优化、结构优化、制造优化、造型优化。