综述模板1

综述模板11.1课题的目的和意义上世纪90年代以来，中国的包装机械行业由于包装制品的大量需要而出现了高速度发展,年平均增长率为30%[1]。然而，由于中国的包装机械的发展起点低，规模小，包装机械的自动化水平远远落后于发达国家。虽然包装机械设备已广泛的用于社会生产的各个行业，包装机械设备的需求量也十分巨大，但国内包装机械依然难以自给自足，目前60%~70%的包装机械依赖进口，特别是含金量比较高的自动化包装机械设备。相对于整个机械行业，自动化包装机械是中国机械的弱势部分。自动化包装机械在我国工业行业具有举足轻重的地位，采用自动控制的包装机械能够极大地提高生产效率和产品质量，有效减轻职工的劳动强度并能降低能源和资源的消耗[2]，尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，是至关重要的。随着自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，自动化包装机械设备得到更加广泛的应用[3]。我国加入WTO后，经济规模不断扩大，经济对外开放的力度也逐步加大，企业越来越重视生产的效率和成本，人工生产的方式越来越不能满足企业的要求，生产的自动化已成为生产发展的必然趋势[4,5]。在国家的大力倡导下，校企合作逐渐成为企业开发新设备的重要手段。为了降低成本，提高研发能力，越来越多的企业开始走校企联合开发路线。复合包装袋作为一种重要的包装材料，被广泛的应用于各个行业。复合包装袋是由两种或两种以上包装袋组成。目前复合包装袋的生产主要以工人方式为主，设备自动化水平极低，有的甚至是纯人工生产方式。复合包装袋生产的效率难以满足企业的要求，复合包装袋生产线的自动化水平亟待提高。复合包装袋的生产过程主要有纸质外袋的生产、薄膜内袋的生产、外袋的运送、内袋的运送、复合包装袋的套袋、复合包装袋的缝纫等。无锡某公司作为复合包装袋生产厂家的一员，并且复合包装袋是其主要的产品，复合包装袋生产的自动化对其意义尤为重要。在无锡某厂，复合包装袋生产的自动化水平还比较低下，其中外袋的生产、薄膜内袋的生产、复合包装袋的缝纫虽然已经实现自动化，但外袋的运送、内袋的运送、复合包装袋的塞袋都依然是以工人为主的生产方式。本课题的研究目的是设计研发一套基于可编程控制器的双工位自动塞袋机，以解决复合包装袋的生产问题，本课题也是基于无锡某公司的具体要求及其实际生产条件而进行的。本课题主要用于解决企业现有生产方式中存在的诸多问题，包括外袋供给的自动化、外袋张开的自动化、内袋套取的自动化等。本课题研制了具有手动/自动工作状态、参数设置、状态监视等多种功能的自动控制系统，具有良好的推广性。整个控制系统具有良好的性能，该控制系统不仅性能可靠、操作简单、维护方面，还具有不错生产效率，生产的额定效率能达到25个/分钟，并且能根据生产的要求进行效率的调整。1.3国内外发展现状中国包装机械经过几十年的发展，已成为机械工业中的重要行业。上个世纪70年代，中国第一台包装机诞生于北京市商业机械研究所。上世纪90年代以来，我国包装机械一直处在高速发展的阶段，这期间我国包装机械有了长足的发展，但是统计显示，我国包装机械大部分产品还基本停留在仿制阶段，与发达国家相比，我国包装机械还存在自动化水平不高、生产效率低、产品质量差、产品种类不齐全、管理理念欠佳以及科研投入不足等缺点[6-7]。在我国包装行业，绝大多数企业都是民营企业和股份制企业，其比例约为85%，而且绝大多数为小企业。每年都有众多企业成立，也有众多企业倒闭或转产；而且约有25%的企业存在重复生产现象[8]。这不仅极大的降低了社会生产力，还极大的浪费了社会资源，严重妨碍了中国的现代化建设。目前，自动化包装机械发展最快速的地方在发展中国家。作为发展中国家的一员，从上世纪80年代到2005年，中国的包装制品的产值大约翻了40倍，产值从100亿变成4100亿，中国已成为世界第三大包装生产国。包装工业的总产值在社会生产总值中的比率也大幅提高，目前包装行业从业人员已达到300多万人。随着中国人民生活水平的不断提高，人们越来越注重物质生活的水平，对于微波食品，休闲食品及冷冻食品和方便食品的需求将继续增加，因此包装机械产业总量也将逐步变大。2010年，国内食品与包装制袋机业的总产值达到1300亿元人民币，而市场更是需求达到2000亿元人民币。虽然我国包装机械有了巨大的提高，但包装机械的自动化水平依然难以满足市场需求，并且自动化包装机械的开发很不成熟。例如，半自动GPTG-I灌装机，它由武汉联合包装机械有限公司自主研发和设计，主要功能是填充各种液体和膏体等流体[9]。但是半自动GPTG-I灌装机无法实现快速封口的要求，因为其仅采用计量调节手轮操作的方式，存在缺陷，难以满足市场多样化的需要。近年来，随着中国经济的持续发展，包装机械的自动化已进入了新的增长期。在包装机械中，机械与自动化的结合已成为现代包装机械工业的发展方向，包装机械的自动化有了长足的发展，复合包装袋最为一种重要的包装产品，随着包装业的不断发展，其市场的需求不断提高，旧的生产方式已难以满足复合包装袋的生产要求。自动化产品在包装机械中具有巨大的市场潜能。2005年包装机械中自动化包装机械的市场规模约8亿元，年增长率超过10%。我国包装机械的主要控制单元有可编程控制器、单片机、工控机等，在工业控制中基于可编程控制器的控制方式占主导地位。因为它具有可靠性高、功能强、抗干扰能力、编程简单，易操作、使用方便以及体积小等优势[10]。因此本设计采用PLC作为双工位塞袋机的主要控制单元。提高包装机械的自动化水平同样成为国外包装机械发展的必然趋势。美国是世界上最大且最强的包装机械生产国，美国包装机械用户主要可分为食品工业和非食品工业。美国包装工业已经建立了独立的工业体系，其自动化操作程序已用于更多的自动化包装系统中，代表了自动化包装机械的一种前进方向。美国各企业都致力于建立一个以机电一体化、激光扫描、纳米技术等为基础的新世界，使包装机械向着自动化、高效化、节能化的方向发展。德国的包装机械在全球机械中占有举足轻重的地位，其包装机械产值大约是世界总包装工业产值的20%。德国包装机械的各个方面均是世界一流。德国的包装机械具有生产速度快、自动化程度高、可靠性好的特点。自动化机械是德国包装机械的特点之一。德国的科艾斯公司是全球包装行业的领导者，其成套设备技术含量高，资源集成度密集，采用PLC作为控制系统的主要控制器，广泛应用于国际社会的包装业[14]。意大利的包装机械在国际市场也享有盛誉，意大利的包装机械具有外观优美和性价比高的特点。意大利是世界第四大世界包装机械出口国，糖果包装机和灌装机等是其重要的包装机械产品。由于意大利的食品包装机械行业尤为发达，食品包装机械出口比例达到80%。意大利包装机械行业最大的优点是，在保证能很好地完成包装机械的设计、生产、实验的条件下，依然能够最大限度的满足用户个性化的要求。20世纪90年代以来，意大利的包装机械一直处在高速发展的阶段，到2010年意大利占据了欧洲机械市场的四分之一，成为世界第二大包装机械销售国。意大利西帕公司生产的PET瓶一步法生产设备就是意大利包装机械实力的体现，诸多世界大型跨国公司使用西帕公司的生产设备，如可口可乐公司、百事可乐公司等。日本的包装机械兴起于20世纪60年，经过几十年的发展，目前已是成为世界包装机械的强国。日本的包装机械主要分为三个部分:小包装及内包装、外包装及打包机械、配套机械。日本的包装机械相对于他国，具有体积小、精度高、操作方便、自动化程度高的特点。日本成功研制了世界上第一台微电脑控制的卧式成形装填封口机，接着又研制成了世界首台装载热管的热封机器人。日本在包装机械的驱动上也居世界先进水平，日本的三菱伺服电机、松下伺服电机等都具有较高的性价比，被广泛用于包装机械的控制，这些驱动器件提高了设备机械性能的柔软性，迅速提高了系统的自动化水平。参考文献：[1]