摘 要

在商品经过各种渠道流通到达消费者手中的整个过程中，由于物流商品众多，包装不仅仅有助于实现对商品的识别与跟踪，还能够起到保护和美化商品的作用，从而体现出商品应有的价值。随着物流行业的发展以及整个社会劳动成本的上升，自动化、智能化、无人化逐渐代替人工包装，成为物流行业内包装工业的发展趋势。因此，物流行业的包装技术显得尤为重要，本文根据国内物流行业的现状从多种包装机械中选取袋装类包装机械进行研究设计。

自动化包装机械主要由传动系统、控制系统和各个执行机构组成。本文通过对水平式袋装包装机的研究，分析其工艺过程由商品供送、塑料包装材料牵引、自动封合切断以及贴标组成，从自动化包装机械的传动系统、控制原理、以及各个执行部件的功能入手分别对袋装类包装机运行中各个环节进行阐述。经过分析对比选择三相交流异步电机作为原动机，利用变频器与其配合实现无级调速，并对塑料薄膜牵引和商品供送速度的同步控制进行研究，设计PID闭环调节保证系统的稳定性。最后根据选取的西门子PLC型号对应选择人机界面以及用相应的PLC编程软件进行程序设计，完成了袋装类包装机械的设计。

本次设计的袋装类包装系统能够满足物流行业非易碎品的包装工作，系统结构简单可靠。

关键词：物流包装；传动系统；控制系统；机械化

Abstract

In the whole process of goods reaching consumers through various channels, packaging can not only help to identify and track the goods, but also protect and beautify the goods, so as to reflect the value of the goods.With the development of logistics industry and the rise of labor cost in the whole society, automation, intelligence and humanization gradually replace manual packaging, which has become the development trend of packaging industry in logistics industry.Therefore, the packaging technology of the logistics industry is particularly important. According to the current situation of the domestic logistics industry, this paper selects bag packaging machinery from a variety of packaging machinery for research and design.

Automatic packaging machinery is mainly composed of transmission system, control system and various actuators.In this paper, based on the research of the horizontal bag packaging machine, analyzes the process for sending the goods, plastic packaging materials traction, automatic sealing cutting and labeling, automated packaging machinery transmission system, control principle, and the function of each execution unit respectively in bag packaging machine running a each link.Through analysis and comparison, three-phase ac asynchronous motor is selected as the prime mover, and stepless speed regulation is realized by cooperating with the frequency converter. Besides, the synchronous control of plastic film traction and commodity supply and delivery speed is studied, and the PID closed-loop regulation is designed to ensure the stability of the system.Finally, according to the selected model of Siemens PLC, the man-machine interface is selected and the corresponding PLC programming software is used for program design to complete the design of bag-type packaging machinery.

This design of bag packaging system can meet the logistics industry non-fragile packaging work, the system structure is simple and reliable.

Key words: Logistics packaging;transmission system;Control system;mechanization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 包装设备的研究背景和意义 1

1.2 国内外发展现状与趋势 2

1.3 研究内容与章节安排 3

第2章 包装设备简介 4

2.1 包装设备分类 4

2.2 包装机械的组成 5

2.3 袋装类包装机工艺过程分析 6

第3章 传动系统的方案设计 7

3.1传动系统的功能和基本要求 7

3.2传动系统的组成 7

3.2.1变速装置 7

3.2.2启动、停止、制动和换向装置 8

3.2.3 辅助装置 8

3.3 动力机的比较选择 8

3.4 变频器的选择 9

3.5 调速的PID闭环控制 9

第4章 袋装包装机执行机构设计 10

4.1 运送装置 10

4.2 塑料牵引与纠偏装置 10

4.3 封合装置 10

4.3.1 纵封装置和横封装置 11

4.3.2 热封参数 11

4.4 切断装置 12

4.5 贴标装置 13

第5章 包装设备的控制系统设计 14

5.1 控制系统的选择 14

5.1.1 控制系统的比较 14

5.1.2 PLC的选型 14

5.2 供送同步控制设计 16

5.3 总控制系统硬件设计 17

5.4 人机界面的选择与设计 17

第6章 软件设计 19

6.1 编程装置与编程软件 19

6.2 组态软件选择 19

6.3 控制系统软件设计 19

第7章 总结与展望 21

参考文献 22

附 录 23

致谢 28

第1章 绪论

1.1 包装设备的研究背景和意义

随着人民生活水平的提高和消费市场的快速增长、物流行业的发展以及整个社会劳动成本的上升，自动化、智能化、无人化越来越成为物流行业的发展趋势。商品一般要经过流通后才能到达完顾客手中，没有进行包装加工的商品很难在不受影响的情况下，经过多个环节的储存、运输、销售，只有保质保量地运输，才能保证商品应有的功能及经济价值。包装是指为在流通中保护产品、方便储运、促进销售，按一定的技术方法而采用容器、材料及辅助物等的总体名称，也指为达到上述目的而采用容器、材料及辅助物的过程中所施加的一定技术方法等的操作活动^[1]。在整个物流流通的过程中，商品的包装可以起到保护、美化的作用，并且由于物流商品众多，包装还有助于实现商品的识别与跟踪。物流行业的自动化包装则是利用自动化设备代替人工控制并且管理包装过程，使其按照预先设定的程序自动包装商品，以达到保护商品以及完成订单跟踪的目的。

但是在物流运作系统内，包装过程大多需要大量的人工劳动力，工序不紧凑，占地面积大，且手工包装的劳动强度大，操作重复单调而且过程相对繁琐，包装体积相对较大并且有一定重量商品的时候，过于消耗劳动人员的体力，包装轻小商品的时候，动作频率高并且包装动作形式单一，使人产生疲倦感，使得包装的质量不高，并且经常包装过度，而包装材料回收比较困难，不仅浪费材料，还会影响客户的体验。20世纪以来，由于电商行业、物流行业的大规模发展，市场上商品的销售渠道和方式发生了巨大的变化，这同样也推动着商品包装形式的改变。在物流流通环节中，采用包装机械设备代替手工包装，可以大大提高商品包装生产的效率以及包装作业的质量，降低人工劳动的强度，并且延长货架的使用寿命，方便商品的流通，减少包装现场面积，从而节约资金的投入达到降低包装成本的效果。因此商品的包装形式、技术、材料、设备变得越来越重要，而商品的包装离不开对应的包装设备，包装设备在商品流通领域发挥着越来越重要的作用，是实现商品包装的主要技术手段，是使商品能够实现包装机械化、自动化的重要保证。现代包装装工业想要跟上物流行业的脚步得到快速的发展，必须加大对包装设备的研发投入，这需要企业与政府共同努力。目前，包装机械有着着非常大的发展空间，市场正在不断扩容，已成为最被看好的机械设备领域之一。本文主要研究自动包装设备在物流领域的应用，并围绕袋装包装机械进行研究设计。

1.2 国内外发展现状与趋势

在近十几年内，物流包装自动化技术和装备最为领先的几个国家是德国、意大利、美国和日本，占据了主要的包装机械设备市场，摇摇领先于世界上的其他国家。